Master Thesis ǀ Tesis de Maestría submitted within the UNIGIS MSc programme presentada para el Programa UNIGIS MSc at/en Z_GIS University of Salzburg ǀ Universidad de Salzburg
Análisis de amenaza por deslizamientos en la ciudad de Loja (Ecuador) Threat analysis for landslides in the city of Loja (Ecuador) by/por
Grado Académico María Gabriela Guillen Cevallos 01123793 A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements of the degree of Master of Science (Geographical Information Science & Systems) – MSc (GIS) Advisor ǀ Supervisor: Diana Contreras Mojica PhD
Loja - Ecuador, Octubre 2019
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Compromiso de Ciencia Por medio del presente documento, incluyendo mi firma personal certifico y aseguro que mi tesis es completamente el resultado de mi propio trabajo. He citado todas las fuentes que he usado en mi tesis y en todos los casos he indicado su origen.
Loja, 28 de octubre de 2019 (Lugar, Fecha)
(Firma)
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RESUMEN
La presente investigación ha sido desarrollada en la ciudad de Loja (Ecuador), en la provincia del mismo nombre, la cual abarca la zona urbana de dicho cantón, teniendo como objetivo primordial el conocer con mayor profundidad la problemática de los deslizamientos en dicha zona. El modelo de amenaza fue desarrollado con ayuda de herramientas de Sistemas de Información Geográfica (SIG). Se planteó el uso del método de análisis multicriterio como herramienta para identificar las zonas que presentan mayor amenaza a deslizamientos. Para esto, se integraron cuatro variables clave: Pendiente, geología, cobertura vegetal y precipitación. El análisis independiente de cada variable facilitó la determinación del grado de influencia de cada una de ellas en la generación de deslizamientos. Este modelo muestra que más del 50% del territorio presenta condiciones de amenaza media a muy alta, distribuidos de la siguiente manera: Amenaza muy alta con 8 %, amenaza alta con 23 % y amenaza media o moderada con 27 %. Se identificó a la pendiente y la geología como los factores más importantes debido a que están asociados directamente a la estabilidad del terreno. Además, se reconoció que el sector oriental de la ciudad es el más amenazado por deslizamientos. Con la aplicación de esta metodología se ha generado información cartográfica de zonificación por deslizamientos que permite priorizar acciones de mitigación y que, a la vez, sirven como apoyo para la toma de decisiones en lo que se refiere al ordenamiento territorial y el crecimiento ordenado de la ciudad. Estos aspectos son presentados en la parte final del documento, en la cual se plantean una serie de proyectos encaminados a reducir tanto los daños causados por los deslizamientos como los impactos provocados por la presión urbana en los recursos naturales. Palabras clave: deslizamientos, Sistemas de Información Geográfica (SIG), pendiente, geología, cobertura vegetal, precipitación
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SUMMARY
This research has been developed in the city of Loja (Ecuador), in the province of the same name, which covers the urban area of the canton, with the primary objective of knowing more deeply the problem of landslides in that area. The threat model was developed with the help of Geographic Information Systems (GIS) tools. The use of the multicriteria analysis method was proposed as a tool to identify the areas that pose the greatest threat to landslides. For this, four key variables were integrated: Slope, geology, vegetation cover and precipitation. The independent analysis of each variable facilitated the determination of the degree of influence of each of them in the generation of landslides. The model shows that more than 50% of the territory presents medium to very high threat conditions, distributed as following: Very high threat with 8%, high threat with 23%, and medium or moderate threat with 27%. Slope and geology were identified as the most important factors because they are directly associated with the stability of the land. It was also recognized that the eastern sector of the city is the most threatened part by landslides. With the application of this methodology, cartographic zoning information has been generated by landslides that allow prioritizing mitigation actions and that, at the same time, serve as support for decision-making, regarding the territorial ordering and the orderly growth of the city. These aspects are presented in the final part of the document, which proposes a series of projects aiming at reducing both the damages caused by landslides and the impacts caused by urban pressure on natural resources. Keywords: landslides, Geographic Information Systems (GIS), slope, geology, vegetation cover, precipitation
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ÍNDICE DE CONTENIDOS
1.
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 10
1.1.
ANTECEDENTES .......................................................................................................... 10
1.2.
OBJETIVOS ................................................................................................................. 11
1.3.
PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN .................................................................................. 12
1.4.
HIPÓTESIS .................................................................................................................. 12
1.5.
JUSTIFICACIÓN ........................................................................................................... 12
1.6.
ALCANCE ................................................................................................................... 13
2.
REVISIÓN DE LITERATURA ................................................................................................... 14
2.1.
DESLIZAMIENTOS ....................................................................................................... 14
2.1.1. Causas de los deslizamientos ............................................................................................ 14 2.1.2. Susceptibilidad .................................................................................................................. 15 2.1.3. El detonante o desencadenante ....................................................................................... 15 2.2.
MÉTODOS PARA EL ANÁLISIS DE LA AMENAZA ............................................................ 16
2.2.1. Método estadístico ........................................................................................................... 16 2.2.2. Métodos heurísticos.......................................................................................................... 17 2.2.3. Métodos geomorfológicos ................................................................................................ 20 2.3.
SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA APLICADOS A LA ESTIMACIÓN DE RIESGOS (SIG) ................................................................................................................................. 20
2.3.1. Confección de mapas de peligrosidad .............................................................................. 21 2.3.2. Mapas con base geomorfológica ...................................................................................... 21 2.3.3. Mapas basados en la susceptibilidad relativa ................................................................... 22 2.3.4. Unidad de terreno utilizada .............................................................................................. 22 2.3.5. Factores de inestabilidad y SIG ......................................................................................... 23 2.3.6. Ventajas e inconvenientes del uso del SIG........................................................................ 24 3.
METODOLOGÍA ................................................................................................................. 26
3.1. ÁREA DE ESTUDIO ........................................................................................................... 26 3.2. SELECCIÓN DE LOS FACTORES QUE INFLUYEN EN LA GENERACIÓN DE DESLIZAMIENTOS. ..... 30 3.2.1. Descripción y mapeo de cada factor ................................................................................... 31 3.3. ANÁLISIS DE AMENAZA EN BASE A LOS FACTORES ANALIZADOS.......................................... 36 3.4. DESARROLLO DE PROPUESTA PARA LA MITIGACIÓN DEL GRADO DE AMENAZA POR DESLIZAMIENTOS EN EL ÁREA DE ESTUDIOS ....................................................................................................... 41 4.
RESULTADOS Y ANÁLISIS ..................................................................................................... 42
4.1.
RESULTADOS .............................................................................................................. 42
4.1.1. Factores que influyen en la generación de deslizamientos ................................................. 42 5
4.1.2. Descripción y mapeo de cada factor .................................................................................. 42 4.1.3. Mapa de amenaza en base a los factores analizados.......................................................... 50 4.2.
ANÁLISIS .................................................................................................................... 53
4.2.1. Descripción y mapeo de cada factor .................................................................................. 53 4.2.2. Mapa de amenaza en base a los factores analizados.......................................................... 57 4.3.
PLAN DE MITIGACIÓN Y PREVENCIÓN DEL RIESGO POR DESLIZAMIENTOS ................... 59
4.3.1 Plan de mitigación .............................................................................................................. 59 4.3.2. Plan de Prevención ............................................................................................................ 71 5.
CONCLUSIONES .................................................................................................................. 74
6. REFERENCIAS ........................................................................................................................ 76
6
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 Localización del área de estudio. ................................................................................................... 26 Figura 2. Flujograma de la metodología para el análisis de deslizamientos en la ciudad de Loja, Ecuador. .................................................................................................................................................................... 30 Figura 3. Diagrama para el análisis de amenaza en ArcGIS. ......................................................................... 37 Figura 4. Mapa geológico de la ciudad de Loja. ......................................................................................... 43 Figura 5. Distribución de las áreas estimadas en Km2 en la parte urbana de la ciudad de Loja de acuerdo a su geología....................................................................................................................................................... 44 Figura 6. Mapa de pendientes de la ciudad de Loja. .................................................................................. 45 Figura 7. Distribución porcentual de las áreas estimadas en la parte urbana de la ciudad de Loja de acuerdo a la pendiente.............................................................................................................................................. 46 Figura 8. Mapa de cobertura vegetal y uso de suelo de la ciudad de Loja. ............................................... 48 Figura 9. Mapa de precipitación de la ciudad de Loja. ............................................................................... 49 Figura 10. Distribución porcentual de las áreas estimadas en la parte urbana de la ciudad de Loja de acuerdo a su respectivo rango de precipitación. .......................................................................................... 50 Figura 11. Mapa de amenaza de la ciudad de Loja. ................................................................................... 52 Figura 12.Distribución porcentual de las áreas estimadas en la parte urbana de la ciudad de Loja de acuerdo al grado de amenaza. .................................................................................................................................. 53 Figura 13. Zonas degradadas propuestas para ser reforestadas. .............................................................. 61 Figura 14. Zonas propuestas para reforestar linderos. .............................................................................. 63 Figura 15. Puntos referenciales donde se debería realizar el control de corrientes. ................................ 65 Figura 16. Puntos donde se debe estabilizar y revegetar taludes de orilla. .............................................. 67 Figura 17.Mapa de estabilización y revegetación en vías. ......................................................................... 69 Figura 18. Mapa de estabilización y revegetación de áreas urbanas. ........................................................ 70 Figura 19. Propuesta preliminar de zonificación urbana. .......................................................................... 72
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ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1 Resumen de indicadores, mapas intermedios o sub-metas, con sus valores de peso correspondiente. ........................................................................................................................................ 23 Tabla 2 Matriz de comparación de los factores condicionantes a la inestabilidad en la quebrada Hualanga. .................................................................................................................................................... 24 Tabla 3 Ubicación geográfica del área de estudio ........................................................................................ 26 Tabla 4 Precipitación promedio de la ciudad de Loja. ............................................................................... 27 Tabla 5 Temperatura promedio de la ciudad de Loja. ............................................................................... 28 Tabla 6 Evapotranspiración promedio de la ciudad de Loja. ..................................................................... 28 Tabla 7 Factores que influyen en la generación de deslizamientos según varios investigadores. ................. 31 Tabla 8 Clasificación utilizada para elaborar el mapa de pendientes. .......................................................... 33 Tabla 9 Resumen pluviométrico de estaciones meteorológicas y pluviométricas consideradas, periodo 1964 – 2003. ........................................................................................................................................................ 35 Tabla 10 Valores normalizados para el factor pendiente. ............................................................................ 39 Tabla 11 Valores normalizados para el factor geología. ............................................................................... 40 Tabla 12 Valores normalizados para el factor cobertura vegetal y uso del suelo. ........................................ 40 Tabla 13 Valores normalizados para el factor precipitación......................................................................... 40 Tabla 14 Formaciones geológicas de la ciudad de Loja. ............................................................................... 44 Tabla 15 Distribución de pendientes en la ciudad de Loja. ........................................................................ 46 Tabla 16 Cobertura vegetal de la ciudad de Loja. ........................................................................................ 47 Tabla 17 Áreas estimadas según la precipitación en la ciudad de Loja. ........................................................ 49 Tabla 18 Distribución estimada del área en km2 y porcentaje de acuerdo al grado de amenaza en la ciudad de Loja......................................................................................................................................................... 52 Tabla 19 Plantas seleccionadas debido a sus características estabilizadoras ............................................... 60
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ACRÓNIMOS
CRED: EMDAT: EPT: MCDA: ONG: SIG:
Centre de Recherches sur l’Epidémiologie des Désastres Emergency Events Database Evapotranspiración Multiple Criteria Decision Analysis Organizaciones No Gubernamentales Sistemas de Información Geográfica
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1. INTRODUCCIÓN 1.1.
ANTECEDENTES
Desde inicios del siglo XX, en el territorio ecuatoriano han ocurrido una serie de fenómenos de origen natural, tal como se constata en la base de datos Emergency Events Database (EMDAT) del Centre de Recherches sur l’Epidémiologie des Désastres (CRED, Universidad de Lovaina, Bruselas), que registra 101 desastres en el Ecuador, los mismos que han causado la muerte de aproximadamente 15,000 personas, y han perjudicado a más de cuatro millones (D’Ercole y Trujillo, 2003).
Adicionalmente, se ha reportado una multitud de eventos menores que revelan la exposición de casi todo el país a las amenazas de origen natural. Cabe advertir que los registros históricos sólo mencionan aquellos que tuvieron consecuencias notables en los asentamientos humanos. Por esta razón, es casi imposible establecer un inventario exhaustivo de los fenómenos ocurridos (D’Ercole y Trujillo, 2003).
Los movimientos de ladera o deslizamientos constituyen una de las principales amenazas a las que está expuesto el territorio ecuatoriano. Según Santacana Quintas (2001), los riesgos geológicos deben tenerse en cuenta para la planificación de un territorio. Pues se evidencia que la percepción de este tipo de procesos naturales es baja en comparación a otros fenómenos, posiblemente debido al menor número de víctimas mortales producidas, aunque no ocurre así con las pérdidas materiales causadas por ellos.
Según Guamán Jaramillo (2012), en la región sur del Ecuador existe una gran incidencia de fenómenos naturales en la generación de desastres de gran magnitud, mismos que ocasionan daños económicos, materiales, incluso la pérdida de vidas humanas y el deterioro de entornos ambientales. En la ciudad de Loja, los movimientos de masa, son los fenómenos que muestran el mayor grado de recurrencia; esto se debe a que posee un entorno geológico complejo sumado con geomorfología desfavorable y un drenaje pobre o inexistente en ciertas zonas.
La ciudad de Loja es una de las regiones con el relieve más irregular del país, como resultado de procesos orogénicos que dieron lugar a la creación de una cadena de montañas, las mismas que en 10
su conjunto forman la cordillera de los Andes. Estos procesos, también, influenciaron en la estructura geológica actual y en la aparición de fallas geológicas. Sin embargo, según Tamay Granda (2005), el problema de deslizamientos en la ciudad no está relacionado a fallas geológicas.
Los cambios en el uso de suelo de las cuencas hidrográficas han sido provocados por el crecimiento urbano de la ciudad de Loja. Desde el punto de vista hidrológico, este cambio se ve reflejado en la respuesta de una cuenca hidrográfica a eventos extremos de precipitación (Oñate, 2003). A esto se suma la urbanización y construcción en zonas propensas a deslizamientos en la ciudad.
Un estudio realizado por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, Municipalidad de Loja y Naturaleza y Cultura Internacional (2007) menciona que, en el valle de Loja, las arcillas de tipo esquistoso y compacto son el material rocoso más abundante, sobre el cual de forma no planificada y sin consideraciones técnicas se han construido varias urbanizaciones. Esto ha originado serios problemas de deslizamientos que han afectado a las construcciones.
Entonces, el crecimiento urbano no planificado y las características geológicas, geotécnicas, geomorfológicas, hidrológicas, hidrogeológicas, de vegetación y clima en la ciudad de Loja influyen en la generación de deslizamientos (Lara y Sepúlveda, 2008). Este hecho se hace evidente durante eventos de precipitación extrema causando taponamiento de alcantarillas, incremento de sedimentos en los principales cuerpos hídricos de la ciudad, bloqueo de vías, arrastre de lodo desde las partes altas de la ciudad, e incluso han llegado a afectar el abastecimiento de agua potable, debido a que los deslizamientos desplazan las tuberías de conducción, información que ha sido obtenida luego de la revisión del diario local La Hora de un periodo de 10 años.
1.2.
OBJETIVOS
La problemática planteada revela la necesidad de realizar estudios que aporten a su solución. Razón por la cual surge el presente proyecto, cuyo objetivo principal es la formulación de una metodología para el análisis de amenaza por deslizamientos basada en el uso de los Sistemas de Información Geográfica (SIG) a través de:
▪
Identificar las causas de los deslizamientos en la ciudad de Loja (Ecuador). 11
▪
Delimitar las zonas de amenaza por deslizamientos en la ciudad de Loja.
▪
Desarrollar una propuesta para la mitigación del riesgo por deslizamientos en el área de estudio.
1.3.
PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN
▪
¿Cuáles son las causas de la ocurrencia de deslizamientos en la ciudad de Loja?
▪
¿Qué lugares de la ciudad de Loja están amenazados por deslizamientos?
▪
¿Qué medidas se proponen para mitigar el riesgo por deslizamientos en la ciudad de Loja?
1.4.
HIPÓTESIS
El análisis de las causas, que dan origen a la ocurrencia de los deslizamientos, mediante la aplicación de análisis multicriterio combinado con el uso de herramientas de información geográfica, permitirá obtener una estimación de amenaza por deslizamientos en la ciudad de Loja.
1.5.
JUSTIFICACIÓN
Este trabajo de tesis se realiza con la finalidad de abordar la problemática de los deslizamientos en la ciudad de Loja con un enfoque integral; dimensionando las consecuencias negativas ocasionadas por la presión demográfica sobre los recursos naturales, con el propósito de generar información de respaldo para controlar el crecimiento urbano en las zonas de amenaza por deslizamientos.
Desde una perspectiva social, el aumento y densificación de la población en torno a los grandes centros urbanos provoca que, cuando se presentan fenómenos naturales tales como deslizamientos, inundaciones, sismos, etc., se generen daños sobre las personas, bienes e infraestructura, causando pérdidas que en ocasiones pueden llegar a afectar en forma muy severa el desarrollo económico y social de la ciudad.
Desde el punto de vista de la ordenación del territorio, los análisis geográficos, geológicos, ecológicos, de infraestructura, etc. (así como los de susceptibilidad, amenaza, vulnerabilidad y riesgo) deben ser los más completos posibles, puesto que son determinantes para la orientación 12
de los usos potenciales del suelo y la definición de intervenciones sobre el medio natural y los asentamientos humanos.
1.6. ALCANCE
La presente investigación se desarrolló en la ciudad de Loja, ubicada en la provincia del mismo nombre y de la cual es su capital. Se encuentra al sur de la región interandina (sierra) de la república del Ecuador y forma parte de la frontera sur con el Perú, está a 4º de latitud sur.
Con el presente trabajo, se busca realizar un análisis del grado de amenaza por deslizamientos en la ciudad de Loja, mediante el procesamiento de cartografía temática del sector a escala 1:5,000 y modelos de elevación digital de terreno, a través de la utilización de los SIG. Al ser aplicados, permiten zonificar e identificar las áreas de mayor amenaza con el propósito de generar una propuesta para prevenir y/o mitigar la amenaza por deslizamientos.
Se espera que la información cartográfica generada constituya un instrumento en la toma de decisiones para los procesos de planificación de uso del suelo, explotación de recursos naturales, desarrollo de infraestructura, urbanismo y líneas viales. Además, estos mapas deben servir para desarrollar una mayor comprensión de los fenómenos de remoción en masa en el área de estudio, útil en la identificación de áreas críticas y la orientación de prioridades en cuanto al uso de los recursos destinados a estudios geotécnicos de detalle.
Así mismo, se aspira a que el presente estudio pueda servir de referencia y orientación para proponer, mejorar e intensificar las políticas y acciones relacionadas con la planificación y el ordenamiento de los recursos naturales y la prevención de riesgos dentro del área urbana de esta ciudad. Esta información está al alcance de todas las instituciones que la requieran.
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2. REVISIÓN DE LITERATURA
2.1. DESLIZAMIENTOS
Se puede definir a un deslizamiento como el movimiento de una masa de tierra a lo largo de una ladera, es decir es la modificación de un terreno dentro del ciclo geomorfológico, es una respuesta normal del sistema debido a parámetros meteóricos y tectónicos (Aristizábal y Yokota, 2005).
Los procesos de transporte de material, ya sean procesos de movilización lenta o rápida de determinado volumen de suelo, roca o ambos, generados por una serie de factores, se denominan fenómeno de remoción en masa (Hauser, 1993). Estos movimientos son controlados por la gravedad (Cruden, 1991).
Algunos autores como Varnes (1978), Hauser (1993) y Cruden y Varnes (1996), entre otros, han proporcionado numerosas clasificaciones para el fenómeno de remociones en masa. Estas han sido clasificadas en las siguientes categorías:
▪
Desprendimientos o caídas
▪
Deslizamientos (rotacionales y traslacionales)
▪
Flujos
▪
Toppling o volcamientos
▪
Extensiones laterales
2.1.1. Causas de los deslizamientos
La distribución de los deslizamientos puede ser condicionado por factores propios de la ladera y/o por factores externos. Según Suárez Días (1998), estos factores se clasifican en:
▪
Condiciones originales del talud, estas son inherentes a la topografía, geología y características de los materiales, condiciones ambientales, cobertura vegetal, etc, y pueden determinar la susceptibilidad al deterioro
14
▪
Factores de deterioro, producen una modificación lenta de las condiciones originales del talud y son capaces de producir movimientos leves.
▪
Factores detonantes, activan el movimiento.
Otros autores como Mora y Vahrson (1994) distinguen solo dos grupos de factores: ▪
Factores de susceptibilidad: Forman parte de las propiedades y comportamiento del medio. Se componen por elementos pasivos como: La pendiente, la litología y las condiciones naturales de humedad; además, muchos otros dependiendo de las características locales de cada talud.
▪
Factores de disparo (detonante): Son factores externos que inducen a un comportamiento dinámico activo, y que, a partir de las condiciones iniciales, determinan una mayor o menor intensidad del fenómeno. Son inherentes a la intensidad del movimiento sísmico y a las lluvias.
2.1.2. Susceptibilidad
“La capacidad o potencialidad de una unidad geológica o geomorfológica, de ser afectada por un proceso geológico determinado, se define como susceptibilidad” (Lara y Sepúlveda, 2008, p.8).
La susceptibilidad del suelo a los movimientos de ladera, se define como la favorabilidad del ambiente físico y de los elementos inherentes de las masas de terreno y superficie como la geología, pendiente, geomorfología, usos del suelo, etc., a la ocurrencia de deslizamientos. Indica la predisposición del terreno a deslizarse, pero no implica el aspecto temporal del mismo (Navarro, 2012, p.23).
2.1.3. El detonante o desencadenante Es la acción de inicio o disparo del fenómeno del movimiento de ladera, que, normalmente, se identifica con fuertes lluvias o con terremotos (García Rodríguez, 2008). También pueden ser las erupciones volcánicas, la nieve, la erosión de canales, etc. (Lara y Sepúlveda, 2008). 15
2.2. MÉTODOS PARA EL ANÁLISIS DE LA AMENAZA
En la Ley 1523 de Colombia (2012), Art. 4 se define:
3. Amenaza: Peligro latente de que un evento físico de origen natural, o causado, o inducido por la acción humana de manera accidental, se presente con una severidad suficiente para causar pérdida de vidas, lesiones u otros impactos en la salud, así como también daños y pérdidas en los bienes, la infraestructura, los medios de sustento, la prestación de servicios y los recursos ambientales (p. 4).
La amenaza o peligrosidad a los movimientos de ladera se define como la probabilidad de ocurrencia del fenómeno dentro de un periodo de tiempo determinado y en un área específica. Implica, por tanto, localizar las áreas inestables y las potencialmente inestables. La amenaza se expresa como función de la susceptibilidad del terreno a deslizarse y el detonante (García Rodríguez, 2008).
La amenaza es el resultado de la susceptibilidad, más el efecto de un agente externo catalizador de la inestabilidad (Roa, 2006).
Un mapa de susceptibilidad a deslizamientos indica la susceptibilidad relativa del terreno a sufrir un deslizamiento. Este contiene solo un componente espacial; mientras que un mapa de amenaza ante deslizamientos, también, contiene información relacionada con la probabilidad temporal de ocurrencia frente a un evento detonante. Muchos de los llamados “mapas de amenaza” son realmente “mapas de susceptibilidad”, debido a la dificultad de conseguir información temporal para la evaluación de la amenaza (Castellanos Abella y Van Westen, 2008).
2.2.1. Método estadístico El proceso de generación del mapa de susceptibilidad a movimientos en masa utiliza un método estadístico básico, sencillo pero útil, llamado “índice de amenaza”. El método está basado en el cruce de un mapa de deslizamiento con varios mapas de parámetros. El 16
resultado de los cruces es una tabla que puede ser utilizada para estimar la densidad de deslizamientos para cada clase de parámetro. Una estandarización de los valores de densidad puede ser obtenida mediante una relación con la densidad total en el área de estudio. Esta relación puede realizarse por división o por sustracción. Se utiliza el logaritmo natural para asignar “pesos negativos” cuando la densidad de deslizamientos es menor que la normal y positivo cuando es mayor a la normal. Al combinar dos o más mapas de “pesos”, se puede generar un mapa de amenaza al simplemente añadir los “pesos” individuales (Guamán Jaramillo, 2012, p. 32).
Según Guamán Jaramillo (2012), existen dos métodos Multivariable y bivariado para evaluar la susceptibilidad estadística a deslizamientos, estos necesitan un mapa de deslizamientos que contenga solo un tipo de deslizamiento. Cada deslizamiento tiene su propio mecanismo de combinación de los factores causales, este método tiene la finalidad de ser capaz de separar los distintos tipos de deslizamientos de la mejor manera. Además, sólo debería utilizar las zonas escarpadas y no las de acumulación, porque los factores son ampliamente diferentes.
2.2.2. Métodos heurísticos Se basan en el conocimiento de los factores causantes de inestabilidad según la influencia esperada de éstos en la generación de deslizamientos. Son métodos indirectos que se fundamentan en el análisis cualitativo, basado en la combinación de factores para obtener el mapa final de zonificación de inestabilidad. Cada factor forma un mapa, los mismos que una vez terminados son ordenados y ponderados según su importancia en la formación de deslizamientos. El inconveniente de este método es que la ponderación de factores es subjetiva, lo que no permite realizar comparaciones con otros estudios realizados (Santacana Quintas, 2001).
El enfoque heurístico se considera útil para la obtención de mapas cualitativos de peligro de deslizamientos de grandes áreas en un tiempo relativamente corto. No requiere la recopilación de datos geotécnicos, aunque el detalle de la cartografía geomorfológica es esencial. El método con enfoque heurístico puede dar lugar a mapas más fiables de susceptibilidad que el uso de métodos estadísticos (Castellanos Abella y Van Westen, 2008). 17
En los análisis de susceptibilidad y peligrosidad, también son aplicables los métodos de agregación. Estos métodos son, también, conocidos como métodos de decisión multicriterio, ya que tratan de identificar la mejor solución, considerando simultáneamente múltiples criterios en competencia. Los métodos de evaluación y decisión multicriterio sirven para hallar soluciones posibles, pero no necesariamente óptimas (Barragán Martínez, 2007).
El SIG basado en análisis de decisión multicriterio o multiple-criteria decision analysis con sus siglas en inglés MCDA, ofrece una rica colección de técnicas y procedimientos para estructurar problemas de decisión, así como diseñar, evaluar y priorizar decisiones alternativas. En el nivel más elemental, SIG-MCDA se puede definir como un proceso que transforma y combina los datos geográficos y los juicios de valor con el fin de obtener información para la toma de decisiones (Feizizadeh, Blaschke y Hossein, 2012).
Con el modelo análisis multicriterio para el cálculo de riesgo, se logra involucrar ciertas variables que son relevantes para la ocurrencia de eventos (pendiente, geología, red hídrica). Además, se logran identificar las zonas que presentan amenaza de inundaciones y deslizamientos. Para lograr cuantificar la población que está en riesgo por inundaciones y deslizamientos, los mapas de amenazas obtenidos por el modelo se superponen a un mapa que contenga la red urbana de los municipios del área metropolitana. De esta manera, se pueden observar los barrios que están en riesgo (González Valencia, 2006).
Normalización
La normalización se aplica con la finalidad de dar una puntuación a un atributo, con el propósito de eliminar problemas de cálculo generados por la utilización de diferentes escalas y/o unidades en una matriz de decisión. Su fin es obtener escalas comparables entre atributos diversos. Los puntajes normalizados no tienen dimensión (Barragán Martínez, 2007).
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Ponderación lineal
Este método es el más conocido y utilizado. A través de él se obtiene una puntuación global por simple suma de las contribuciones resultantes de cada atributo. Si existen varios criterios con diferentes escalas, es necesario que previamente se realice un proceso de normalización ya que los mismos no se pueden sumar de forma directa.
Es un método que depende de la asignación de pesos a los criterios. Consiste en construir una función de valor lineal para cada una de las alternativas, es decir, obtener para cada alternativa la suma de los productos de las calificaciones obtenidas con respecto a cada criterio por el peso atribuido a cada criterio particular. Los criterios (Wj) pueden ser evaluados de forma cuantitativa o cualitativa. Requieren determinar si son crecientes o decrecientes, máximos o mínimos (Barragán Martínez, 2007, p. 543)
Si = Resultado función valor para la alternativa i. Aij = Calificación de la alternativa i según el criterio j. Wj = Ponderación del objetivo j. Fuente: Barragán Martínez, 2007
Proceso de Jerarquía Analítica (Analytic Hierarchy Process)
Es un método desarrollado por Thomas Saaty, que trata de resolver problemas complejos a través de la construcción de un modelo jerárquico. Permite que quien toma las decisiones, estructure un problema multicriterio mediante la construcción de un modelo jerárquico que contiene tres niveles: Meta u objetivo, criterios y alternativas. A partir de este modelo, se realizan comparaciones de pares entre dichos elementos (Barragán Martínez, 2007).
Es necesario que quien toma las decisiones señale las alternativas de decisión de preferencia, tomando en cuenta en qué medida contribuyen a cada criterio. Teniendo la importancia relativa y las referencias, se utiliza la síntesis (proceso matemático) para resumir dicha información y para obtener una jerarquización de prioridades de las alternativas (Barragán Martínez, 2007).
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2.2.3. Métodos geomorfológicos Método directo basado en cartografía geomorfológica en la que se identifica y localiza los deslizamientos y procesos asociados a éstos directamente en campo. Para elaborar estos mapas, se debe conocer la morfología y tipología de movimientos. Este método se basa en el inventario de deslizamientos de un área como información de partida. Es decir, este mapa se elabora a partir de fotointerpretación, trabajo de campo y recogida de información de eventos históricos (Santacana Quintas, 2001).
La distribución de deslizamientos se puede representar como un mapa de densidad, pues el análisis de densidad es una variante de distribución, que se puede calcular a partir del recuento de deslizamientos incluidos en círculos. Las densidades resultantes del recuento son interpolados y presentados como isopletas (medias de líneas de igual número). El método no investiga las relaciones entre deslizamientos y factores causantes de los mismos (Santacana Quintas, 2001).
2.3.
SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA APLICADOS A LA ESTIMACIÓN DE RIESGOS
Un SIG es una herramienta para la investigación urbana y regional, análisis de políticas, simulación de actuaciones y planificación. Un SIG consiste en una base de datos que contiene datos referenciados espacialmente, tiene una serie de procedimientos y técnicas para la recogida, actualización y análisis de los datos compilado por Comas y Ruiz, 1993.
Los SIG se han utilizado como herramienta de análisis para la gestión del territorio y de la manipulación de datos, debido a su capacidad para manejar grandes cantidades de datos espaciales (Feizizadeh et al., 2012).
Para que un mapa de riesgos por deslizamientos sea fiable, debe contener información de deslizamientos históricos, análisis geomorfológico y análisis mecánicos de las caídas y los flujos de masa terrestre, ya que estos aspectos implican la interpretación de datos geológicos y de simulación. Los SIG se convierten en una tecnología popular para el cálculo y gestión de los peligros naturales desde mediados de 1980. Sin embargo, la fiabilidad del análisis de amenaza depende del método de análisis a emplear (Chau et al., 2004). 20
Para que un mapa de zonificación de peligros sea útil, debería depender de otros factores que afectan en la aparición y el mecanismo de los deslizamientos, tales como la geología local, geomorfología, litología, hidrología, vegetación y clima. Pues, existen limitaciones en los mapas de riesgo que solo han utilizado los datos de deslizamiento en su generación (Chau et al., 2004).
Para el análisis de peligro de deslizamientos, el uso de un SIG es esencial (Van Westen, 2000). El cálculo ráster, adoptado en SIG, reduce, considerablemente, el tiempo de análisis de datos y concede al usuario una herramienta muy poderosa para examinar efectos de diversos parámetros (Chau et al., 2004).
2.3.1. Confección de mapas de peligrosidad
Para confeccionar mapas de peligrosidad, se debe estimar el alcance y la recurrencia del desastre. Sin embargo, la mayoría de los estudios para evaluar la peligrosidad solo se limitan a estimar la susceptibilidad, siendo pocos los que llegan a estimar la peligrosidad. Los resultados de la evaluación se representan en forma cartográfica, a través la zonificación del territorio, en la que se divide al terreno en áreas homogéneas según los rangos de peligrosidad actual o potencial causadas por deslizamientos (Santacana Quintas, 2001).
2.3.2. Mapas con base geomorfológica
Dentro de estos se encuentra: La zonificación basada en inventarios de deslizamientos y los mapas geomorfológicos.
La zonificación basada en inventarios de deslizamientos se fundamenta en un índice de susceptibilidad que depende de la presencia o ausencia de deslizamientos en el terreno. Son los mapas a partir de los cuales se realizan estudios más detallados sobre amenaza y se obtienen a partir de la fotointerpretación y el reconocimiento de campo.
Los mapas geomorfológicos son mapas donde la zonificación de la peligrosidad requiere trabajo adicional, ya que se requiere un gran conocimiento de la morfología del relieve, así como de una 21
buena interpretación de las formas del paisaje y los procesos relacionados a ellas. La subjetividad en su realización es la principal limitación de estos mapas, mientras que una ventaja es la rapidez de estimación de la susceptibilidad si lo realiza un experto (Santacana Quintas, 2001).
2.3.3. Mapas basados en la susceptibilidad relativa Los mapas de susceptibilidad relativa se basan en la combinación de factores según una ponderación para cada factor, la misma que se establece según su contribución respecto a la estabilidad de ladera. Es decir, el mapa de susceptibilidad se obtiene a partir de la combinación de mapas temáticos separados en los que se cartografían los distintos factores. El grado de subjetividad que se introduce cuando se seleccionan y se ponderan los factores que contribuyen a la inestabilidad y el costo en tiempo y dinero para la adquisición de los datos necesarios son el principal inconveniente. Mientras que una ventaja es que se puede automatizar la recogida y posterior análisis de los datos mediante un SIG (Santacana Quintas, 2001).
2.3.4. Unidad de terreno utilizada Para elaborar un mapa de susceptibilidad es necesario seleccionar la unidad del terreno que se va a utilizar en el análisis. Esto es la porción de una superficie que contiene una serie de condiciones del terreno que difieren de las unidades adyacentes mediante limites bien definidos (Santacana Quintas, 2001).
Se han propuesto varios métodos para definir la unidad del terreno: ▪
Unidades geomorfológicas
▪
Unidad celda (píxel) de una malla regular
▪
Unidades de condición única
▪
Unidad de ladera (slopeunit)
▪
Unidad faceta (facet)
22
2.3.5. Factores de inestabilidad y SIG
El análisis de susceptibilidad a deslizamientos, considerando la intervención de varios factores y aplicando programas SIG, es un tipo de estudio que ha sido aplicado en varios países, generando resultados confiables que pueden ser aplicados para la prevención de desastres.
A continuación, se resumen dos estudios similares, resaltando los factores utilizados en cada análisis.
Castellanos Abella y Van Westen (2007) seleccionaron una metodología semicuantitativa, considerando explícitamente los factores que influyen sobre la estabilidad de los taludes. Para evaluar cuando un factor es favorable o desfavorable a la ocurrencia de inestabilidad (amenaza) y a la ocurrencia de pérdidas o daños (consecuencia), emplearon un rango de puntos y pesos para cada factor, como se observa en la tabla 1. Modelo Nacional de Riesgo por Deslizamiento 0.8
Ponderación
Condiciones
0.50 0.20 0.30
Ángulo Uso de la tierra Geología Factores
0.2 0.10 0.90
Peso
Estandarización
Directo Cóncavo Ordenación Ordenación Comparación de pares
Terremoto Precipitación
Máximo Máximo
Tabla 1 Resumen de indicadores, mapas intermedios o sub-metas, con sus valores de peso correspondiente. Fuente: Castellanos Abella y Van Westen, 2007.
Fídel y Zavala (2006) tomaron en cuenta para el análisis y zonificación de la susceptibilidad a los movimientos en masa los siguientes factores condicionantes de inestabilidad: La litología (o tipo de material) de peso ponderado de 1.43 %; la pendiente del terreno, con un peso ponderado de 1.00 %; la elevación de los terrenos, con un peso de 0.40 %; el uso del suelo y vegetación, con un peso de 0.70 %; y la actividad de los movimientos en masa, con un peso de 1.89 %.
Para obtener los pesos para cada factor, elaboraron una matriz con los criterios de valor relativos entre pares de factores. El índice de susceptibilidad, calculado mediante la suma lineal ponderada de pesos de factores y clases, se ha dividido, finalmente, en cinco clases generales de 23
susceptibilidad a los movimientos en masa que van desde muy baja a muy alta. La matriz mencionada se puede observar en la tabla 2.
Factores condicionantes
Litología
Pendiente
Elevación
Uso del suelo
Actividad del movimiento
Pesos
Litología
1.00
2.00
3.00
2.00
0.50
1.43
Pendiente
0.50
1.00
2.00
2.00
0.50
1.00
Elevación
0.33
0.25
1.00
0.50
0.25
0.40
Uso del suelo
0.50
0.50
2.00
1.00
0.33
0.70
Actividad del movimiento
2.00
2
3.00
2.00
1.00
1.89
Tabla 2 Matriz de comparación de los factores condicionantes a la inestabilidad en la quebrada Hualanga. Fuente: Fídel y Zavala, 2006
2.3.6. Ventajas e inconvenientes del uso del SIG
Las ventajas del uso de SIG para la evaluación de la susceptibilidad a los deslizamientos son:
▪
Se pueden aplicar técnicas complejas que requieren gran número de comparación de mapas, y cálculos.
▪
La posibilidad de validar modelos, evaluando sus resultados y ajustando las variables de entrada. El usuario puede obtener los mejores resultados en un proceso de prueba y error, ejecutando los modelos varias veces.
▪
Los mapas de entrada derivados de observaciones de campo se pueden actualizar rápidamente. De igual manera, una vez concluido el proyecto, los datos pueden ser utilizados por otros usuarios de manera efectiva (Santacana Quintas, 2001).
A pesar de las ventajas, existen unos inconvenientes que no hay que perder de vista en el análisis de la susceptibilidad:
▪
La cantidad de tiempo que se necesita para ingresar los datos (en caso de digitalización).
▪
El error en que se puede caer haciendo más énfasis en el análisis de los datos, que en la calidad y el manejo de estos. Es posible utilizar varios métodos distintos de análisis, pero a menudo faltan los datos necesarios para llevarlos a cabo. A veces se dispone de muchas 24
técnicas, pero éstas no se pueden usar debido a la incertidumbre o a la falta de estos datos (Santacana Quintas, 2001).
25
3. METODOLOGÍA 3.1. ÁREA DE ESTUDIO El área de estudio se ubica en el continente americano, al Sur de Ecuador, en la zona comprendida entre las coordenadas que se muestran en la Tabla 3:
Lat.
Long.
3° 53’ 33.2” S
79° 15’ 40.2” W
4° 7’ 3.6” S
79° 9’ 45.9” W
Tabla 3 Ubicación geográfica del área de estudio
Figura 1 Localización del área de estudio.
Se encuentra en la provincia de Loja, cantón Loja, a 2,100 msnm, comprende una superficie de 5,533 hectáreas (figura 1).
26
Geográficamente, limita al norte con la quebrada Tenería y Zalapa, al sur por la quebrada Las Violetas y los sectores de Punzara y Capulí, al este con los sectores de Amable María, Jipiro, San Cayetano, Rodríguez Witt y Zamora Huayco, y al oeste con los sectores de Tierras Coloradas, Eucaliptos, Carigan.
Precipitación media mensual (mm) CÓDIGO
ESTACIÓN
ENE.
FEB.
MAR.
ABR.
MAY.
JUN.
JUL.
AGO.
SEP.
OCT.
NOV.
DIC.
TOTAL
M033
LA ARGELIALOJA
94.2
128.0
150.7
99.1
63.5
53.5
49.9
41.6
39.4
71.2
75.5
89.8
956.4
Tabla 4 Precipitación promedio de la ciudad de Loja. Fuente: INAMHI, 2009
En la tabla 4 se representan los valores medios mensuales de la estación meteorológica La Argelia ubicada en la ciudad de Loja; en ella se observan dos estaciones definidas: la primera comprendida entre febrero y marzo donde las lluvias son más abundantes y la segunda en los meses de julio a septiembre de menos precipitación, con un promedio anual de 956.4 mm. A continuación, se realiza un análisis de las características de las precipitaciones en el sector de estudio.
Según la clasificación de Maldonado, Vivar y Vélez (2005), la hoya de Loja pertenece al régimen pluviométrico tipo IV, mismo que se caracteriza por la presencia de lluvia todo el año, casi uniformemente distribuida, y un período menos húmedo de mayo a septiembre. Es importante mencionar que se conoce como régimen pluviométrico al sistema de lluvias que se repite en forma similar cada año en cada región.
La ubicación de la cordillera de Los Andes y la influencia de los vientos alisios del este y los vientos del oeste, son algunos de los factores que intervienen en la pluviosidad de la zona de estudio. La cordillera recibe a los vientos alisios en forma perpendicular. Estos, al chocar contra las montañas, se ven obligados a ascender originando la lluvia sobre el lado oriental. Esto determina la existencia de un clima húmedo-semihúmedo en el oriente (Zamora) y semiárido en el occidente (Loja).
De lo mencionado, se puede concluir que las precipitaciones en la zona de estudio son de tipo orográfico. Estas se caracterizan por aumentar su intensidad a medida que incrementa la altitud. 27
Además, se observa la precipitación horizontal (neblina) que es un aporte importante de humedad para el sector. Temperatura media mensual y anual (°C). CÓDIGO
ESTACIÓN
ENE.
FEB.
MAR.
ABR.
MAY.
JUN.
JUL.
AGO.
SEP.
OCT.
NOV.
DIC.
MEDIA
M033
LA ARGELIA-LOJA
16.1
16.1
16.2
16.4
16.2
15.6
15.1
15.4
16.1
16.5
16.5
16.5
16.1
Tabla 5 Temperatura promedio de la ciudad de Loja. Fuente: INAMHI, 2009
En la tabla 5, se representa la temperatura media mensual del aire en el transcurso del año. La temperatura promedio anual de la ciudad de Loja es de 16.1°C.
Evapotranspiración potencial mensual y anual (mm) CÓDIGO
ESTACIÓN
ENE.
FEB.
MAR.
ABR.
MAY. JUN.
JUL.
AGO.
SEP.
OCT.
NOV.
DIC.
ETP. _ ANUAL
M033
LA ARGELIA-LOJA
63.5
57.0
63.6
61.9
62.3
55.3
57.8
60.6
65.5
64.0
66.1
734.05
56.4
Tabla 6 Evapotranspiración promedio de la ciudad de Loja. Fuente: INAMHI, 2009
En la tabla 6, se muestra que julio es el mes con menor evapotranspiración (EPT) 55.3 mm y diciembre es el de máxima ETP con 66.1 mm.
Viento
El Municipio de Loja (2014), en el Plan de Desarrollo y Ordenamiento Territorial de la ciudad de Loja menciona que “el promedio anual de la velocidad del viento en el cantón Loja es de 3.00 m por segundo. Durante los meses de junio, julio y agosto, se registra la mayor fuerza del viento, con mayores máximos entre 9 y 10 m por segundo” (p.16).
Cobertura vegetal
La vegetación de la ciudad de Loja está representada por dos tipos de cobertura: Bosque de montaña baja, constituido por colinas en los que existen plantaciones de aliso, pino, eucalipto; también, se observa vegetación silvestre típica de la zona como chamana y chilca y diversos 28
pastizales. El otro tipo es vegetación baja y está ubicada en valles y llanuras. Aquí se encuentran, principalmente, cultivos de hortalizas, cereales, frutales y árboles ornamentales, etc.
Geología y geomorfología
El Municipio de Loja (2014), en su Plan de Desarrollo y Ordenamiento Territorial del Cantón Loja, menciona que:
Loja se encuentra en la Sierra Austral del Ecuador. El terreno es montañoso, con altitudes que varían de 1,200 a 3,800 msnm, el río principal es el Zamora, cuyo drenaje se dirige al este hacia el Océano Atlántico. Lluvias y temperaturas moderadas a través del año sustentan una ligera vegetación con pocos árboles.
El cantón Loja, geológicamente, está representado por rocas metamórficas y volcánicas que se encuentran intruidas por cuerpos graníticos, y sedimentarios terciarios en la cuenca de Loja. El basamento de la cordillera Real del cantón Loja se encuentra constituido por rocas metamórficas de la Unidad Chigüinda. El grado de metamorfismo varía desde filitas hasta granito metasomático. El grado más alto se encuentra en el este.
Las rocas de grado bajo consisten en filitas, esquistos sericíticos, esquistos cuarcíticos y cuarcitas. Los esquistos grafíticos son conspicuos en el lado oeste de Loja. Al este, como el grado de metamorfismo aumenta, se ven esquistos biotíticomuscovíticos, gneis y gneises graníticos de grano grueso.
Los depósitos sedimentarios terciarios del cantón Loja consisten en: Tobas andesíticas, aglomerados, aglomerado basal cubierto por toba aglomerática, toba y flujos de lava, arcillas con capas delgadas de areniscas, arcillas con vetas de yeso, areniscas limosas, lutitas silíceas, lutitas calcáreas, capas de carbón con conglomerados gruesos y diatomitas, conglomerados con arenas de grano grueso, arenisca y limolita micácea, formando capas prominentes. Estos corresponden a las formaciones de Sacapalca, Loma Blanca, Trigal, San Cayetano y Quillollaco, respectivamente. La geomorfología en este cantón tiene su origen en procesos tectónicoerosivos (p.21). 29
Según Lozano y Bussmann (2005), los deslizamientos naturales son distribuidos entre los 2,100 a 3,200 m de altitud, mientras que los deslizamientos antropogénicos fueron estudiados alrededor de la zona de amortiguamiento, entre los 1,900 a 2,800 m. Indicándose así mismo que no existen diferencias entre la vegetación pionera de los deslizamientos naturales y antrópicos. Sin embargo, la gradiente influencia directamente en el tipo de vegetación y estructura. Siendo el estrato herbáceo bajo el más representativo, luego el estrato herbáceo de tamaño mediano y, finalmente, el estrato arbustivo, especialmente en el rango 2,400 a 2,700 m.
En este apartado, se realiza una descripción de los procedimientos empleados para llevar a cabo la obtención, preparación y análisis de la información, que permitió cumplir con los objetivos previamente planteados. En la figura 2, se presenta un flujograma de la metodología a utilizarse:
Figura 2. Flujograma de la metodología para el análisis de deslizamientos en la ciudad de Loja, Ecuador.
3.2. SELECCIÓN DE LOS FACTORES QUE INFLUYEN EN LA GENERACIÓN DE DESLIZAMIENTOS
Para la selección de factores, se realizó la consulta bibliográfica de trabajos similares. De igual manera, se verificó la disponibilidad de datos.
Los factores que intervienen en el análisis de amenaza fueron escogidos después de haber revisado varias metodologías de estudios similares. En la tabla 7, se citan algunos de ellos:
30
Autor Dotor Ruiz, 2004 Santacana Quintas, 2001
Método MoraVahrson (Mora y Vahrson, 1994) Guamán Jaramillo, 2008 Chau et al., 2004
Factores Pendientes, precipitaciones, litología, vegetación, red hidrológica, vías de comunicación y tendido eléctrico y núcleos de población. Relacionados con la topografía y geometría de la ladera (elevación, pendiente, orientación, convexidad/concavidad de la ladera, convexidad/concavidad en la dirección de máxima pendiente, convexidad/concavidad en la dirección transversal a la pendiente, rugosidad, índice topográfico). Relacionados con el uso del suelo (vegetación, usos del suelo) y relacionados con el clima (intensidad de lluvia). Factores de susceptibilidad (condiciones litológicas, freáticas, humedad, espesor de suelos, rugosidad del terreno) y los factores de disparo (intensidades sísmicas y lluvias intensas) Precipitación, pendiente, cobertura y uso del suelo, geología. Terreno (pendiente, elevación); medioambiente (lluvia); geología (depósito de suelo, litología); deslizamientos de tierra (descentramiento, inventario)
Tabla 7 Factores que influyen en la generación de deslizamientos según varios investigadores.
La ciudad de Loja presenta ciertas condiciones climáticas, topográficas, geológicas y de vegetación que son de especial interés y que constituyen variables clave en el origen de deslizamientos en la zona. De igual manera, existe una disponibilidad de datos importante para estas características, por lo cual, para el presente estudio, se han seleccionado los siguientes factores:
▪
Geología
▪
Pendiente
▪
Precipitación
▪
Cobertura y uso del suelo
3.2.1. Descripción y mapeo de cada factor
El proceso de descripción de cada uno de los factores se basó en consultas bibliográficas y en la interpretación del mapa correspondiente una vez elaborado. El programa utilizado para la generación de los mapas fue el ArcGIS, versión 10.2.
31
▪
Geología
Un factor determinante en la ocurrencia de deslizamientos es la geología, pues influye en la infiltración y los flujos de agua subterránea y define la forma y tiempos de saturación y de ascenso de los niveles freáticos.
El estado de meteorización (nivel de descomposición), resistencia (litología) y microestructura (tamaño de partículas y estructura) son propiedades de la roca que influyen de forma directa en la generación de deslizamientos
Se debe considerar la geología como un factor primordial en la generación de deslizamientos, pues cada formación geológica posee una susceptibilidad específica en la generación de los mismos.
El mapa geológico se elaboró a partir de la digitalización y edición del mapa geológico de la hoya de Loja, escala 1:100,000, disponible en el departamento topográfico del Área de Energía y Recursos no Renovables de la Universidad Nacional de Loja.
▪
Pendiente
La pendiente se considera como el factor que más influye en la aparición de deslizamientos. Se define como el ángulo que se forma entre la superficie del terreno y la horizontal. A continuación, se mencionan algunos aspectos que hacen que la pendiente influya en la formación de deslizamientos:
▪
Contribuye a la ocurrencia de fenómenos gravitacionales (Suárez Díaz, 1998).
▪
Interviene en la distribución de agua en la ladera (Santacana Quintas, 2001).
▪
Determina la cantidad de energía cinética y potencial de una masa inestable (Sánchez, Mayorga, Urrego y Vargas, 2002).
▪
Se relaciona directamente con las tensiones de corte tangenciales y normales en la formación superficial (Santacana Quintas, 2001).
▪
Existe mayor susceptibilidad a deslizamientos al aumentar su grado de inclinación.
32
El mapa de pendientes se elaboró a partir de imágenes de elevación con resolución 3 x 3 m. Con ayuda de las herramientas de Análisis 3D y Análisis Espacial, se calculó las pendientes para el área de estudio en unidades porcentuales.
Luego, se procedió a clasificar los valores en cinco tipos de pendientes, tal como se indica en la tabla 8. La clasificación seleccionada es la que mejor se adapta para representar las condiciones del área de interés, debido a que la topografía del terreno es muy irregular y con esta se visibiliza de una mejor manera en los mapas el relieve del terreno.
Pendiente Grados 0-8 8 - 16 16 - 27 27 - 45 > 45
Porcentaje 0 – 15 15 – 30 30 – 50 50 – 100 > 100
Clase Baja Moderada Fuerte Muy fuerte Extremadamente fuerte
Tabla 8 Clasificación utilizada para elaborar el mapa de pendientes. Fuente: Suárez Díaz, 1998
▪
Cobertura Vegetal
El tipo de vegetación, sobre todo de los taludes, es muy importante para determinar su estabilidad, ya que tiende a determinar el contenido de agua en la superficie y, además, da consistencia por el entramado mecánico de sus raíces. Actúa como controlador de infiltraciones; tiene un efecto directo sobre las aguas subterráneas y actúa como secador del suelo al tomar el agua que requiere para vivir. Intercepta la lluvia, por lo que disminuye el poder erosivo del agua de escorrentía.
Las raíces unen los materiales de suelos inestables a mantos más estables, cumpliendo una acción de refuerzo muy importante. Esto se puede observar claramente cuando en la zona de raíces se encuentra la superficie crítica de falla. Las raíces forman una red densa entretejida en los primeros 30 a 50 cm de suelo, formando una membrana lateral que tiende a reforzar la masa de suelo más superficial y sostenerla en el sitio. Las raíces individuales actúan como anclajes que estabilizan los arcos de suelo que se extienden a través del talud.
33
La estabilidad de un talud, por lo tanto, puede verse afectada por la deforestación, ya que los suelos quedan descubiertos de su capa protectora. La quema de vegetación, también, incrementa la inestabilidad de los taludes, especialmente si ocurre en áreas de coluviones.
Es importante señalar que la vegetación, también, puede traer efectos negativos en los macizos rocosos, ya que las raíces que se ubican sobre estos aperturan grietas. La siembra, a lo largo de las líneas de nivel, permite la infiltración del agua de escorrentía, facilitando la formación de deslizamientos (Suárez Díaz, 2008).
El mapa de cobertura vegetal y uso del suelo se obtuvo a partir de la interpretación y digitalización de fotografías aéreas publicadas por el Instituto Geográfico Militar a escala 1: 30,000 en el año 2010.
▪
Precipitación
Debido a que la mayoría de los deslizamientos ocurren después de lluvias fuertes o durante períodos lluviosos, la precipitación es el factor más asociado a este evento. A través de procesos como la lubricación, ablandamiento, fluctuaciones bruscas del nivel freático, lavado de cementantes, dispersión, aumento de densidad, presión por fuerzas hidráulicas internas, grietas por desecación y colapso, el agua puede activar un deslizamiento. Asimismo, puede afectar por medio de interacciones químicas como ataque por ácidos, oxidación-reducción, hidrólisis, hidratación, Intercambio iónico, disolución y corrosión (Suárez Díaz, 2009).
La acción del agua, también, provoca erosión que es el desprendimiento, arrastre y depósito de las partículas de suelo, y es determinante en la activación de un deslizamiento (Suárez Díaz, 2009).
La precipitación actúa como un factor detonante en la generación de deslizamientos, sobre todo en suelos desprovistos de cobertura vegetal.
La precipitación actúa de diferente manera según la textura del suelo. Por ejemplo, el tiempo que se requiere para que una lluvia produzca un deslizamiento es mayor en una arcilla que en un material arenoso, debido a las diferencias de permeabilidad y agregación de las partículas (Suárez Díaz, 2009). 34
La intensidad de lluvia es otra variable muy importante en la ocurrencia de deslizamientos y erosión. La intensidad y duración de las lluvias influyen directamente en la velocidad de infiltración y escorrentía (Shaxson y Barber, 2005).
El efecto de la precipitación en los deslizamientos es muy complejo. Por esta razón, en el presente trabajo, para simplificar el análisis de amenaza de deslizamientos según el factor precipitación, se considera que a mayor cantidad de lluvia existe mayor saturación de suelos y escorrentía superficial y, por ende, una mayor amenaza de deslizamientos.
Para analizar la precipitación, se utilizaron las estadísticas de precipitación anual, del período 1964 a 2003 de las estaciones meteorológicas y pluviométricas: La Argelia, Malacatos, Catamayo, Cajanuma, Zamora, San Lucas y San Francisco, las mismas que se muestra en la tabla 9:
Estación meteorológica La Argelia Malacatos Catamayo Cajanuma Zamora San Francisco San Lucas
Precipitación anual (mm) 906.7 635.1 369.7 1,146.8 1,921.1 2,191.1 1,163.1
Altitud (msnm) 2,165 1,600 1,238 2,380 1,940 1,620 2,525
Tabla 9 Resumen pluviométrico de estaciones meteorológicas y pluviométricas consideradas, periodo 1964 – 2003.
Una vez ubicadas espacialmente las estaciones meteorológicas, se realizó un análisis de confiabilidad de la información climática para calcular su respectiva precipitación media anual. Es decir, para que todos los valores de precipitación media se refieran al mismo periodo, fue necesario homogeneizar las series pluviométricas. Para lo cual se seleccionó un intervalo de años, mismo que se mencionó en el párrafo anterior. Dicho intervalo se seleccionó en función de que la mayoría de las estaciones disponía de series completas. Luego, en el caso de algunos datos faltantes, se los estimó estableciendo una correlación entre una estación incompleta y otra estación completa próxima. Luego de procesar la información pluviométrica, se construyó manualmente el mapa de isoyetas del área de estudio.
35
El mapa de isoyetas es una representación gráfica de la distribución espacial de la precipitación a través de líneas que unen puntos de igual pluviosidad.
Para la digitalización y edición de los mapas de precipitación, geología y cobertura vegetal, se utilizó el SIG. Una vez digitalizados, se ordenaron las categorías de cada mapa con sus características (por ejemplo áreas, rangos, etc.) dentro de una tabla de atributos. Finalmente, se proporcionaron las terminaciones en la edición de dichos mapas, quedando así los mapas listos para ser analizados.
3.3. ANÁLISIS DE AMENAZA EN BASE A LOS FACTORES ANALIZADOS
Varios autores han desarrollado una serie de metodologías para evaluar los procesos de generación de deslizamientos, ya que en la actualidad son muy importantes dentro de los eventos naturales asociados a los cambios climáticos. De forma general, estas metodologías tienen la característica de ser aplicable en zonas limitadas de estudio de acuerdo con sus características geológicas, geotécnicas, geomorfológicas, climáticas, entre otras. El marco en que se desarrollan estas metodologías está relacionado con los parámetros de análisis o a las herramientas que se utilizan para evaluar el peligro o el riesgo geológico (Lara y Sepulveda, 2008).
La amenaza en el presente estudio se estima aplicando el método heurístico que permitió la combinación de los factores estudiados en el numeral anterior. La integración de estos factores se consigue mediante el uso de métodos multicriterio. Son los más adecuados para integrar factores, ya que tratan de identificar la mejor solución, considerando simultáneamente múltiples criterios. Generalmente, al enfrentarse con un problema en la toma de decisión, se pueden efectuar cuatro tipos de análisis (Roy, 1968): (i) Identificar la mejor alternativa o seleccionar un grupo con las mejores alternativas, (ii) determinar el orden (ranquin) de la mejor a la peor de las alternativas, (iii) clasificar las alternativas en grupos homogéneos predefinidos, y (iv) identificar las principales características de diferencia de las alternativas y describirlas con base en estas características.
Para obtener una estimación fiable de peligro de deslizamientos, diferentes capas de información deben ser incorporadas en el sistema SIG. Sin embargo, la manera de seleccionar importantes
36
variables independientes para análisis de peligro de deslizamiento y la manera de combinar estas variables son aún objeto de debate y es un área para más investigación (Chau et al., 2004).
Hoy en día, las nuevas herramientas de apoyo están disponibles para el análisis heurístico basado en el SIG. Ellos permiten una mejor estructuración de diversos componentes, incluyendo tanto aspectos objetivos y subjetivos y compararlos en una forma lógica y exhaustiva (Saaty, 1980). El uso de herramientas de apoyo, tales como el análisis multicriterio (espacial), viene siendo popular para la evaluación cualitativa de peligro de deslizamiento de tierra. Castellanos Abella y Van Westen (2008) en su investigación combinan información geomorfológica con las herramientas de soporte de decisiones basados en SIG para desarrollar un modelo de evaluación de riesgos de deslizamientos-heurístico en San Antonio del Sur, Guantánamo, Cuba.
Chau et al. (2004), en su estudio, tratan de resaltar el uso potencial de la tecnología SIG a través de ejemplos específicos. Utilizó siete capas de información para el análisis de riesgo, a las que normalizó según su criterio, aplicando valores de acuerdo a su importancia en la generación de los deslizamientos. Luego, el mapa de peligro fue calculado en base a ecuaciones, usando la calculadora ráster.
Luego de la revisión de metodologías de varios autores, se propone realizar el análisis de amenaza de la ciudad de Loja con la siguiente metodología. En el esquema de la figura 3, se observa los pasos del análisis en el ArcGIS. Dicho esquema se describe a continuación para una mejor comprensión.
Mapa geológico (formación)
Mapa geológico normalizado
Mapa de pendientes (%)
Mapa de pendientes normalizado
Mapa de cobertura y uso actual del suelo (tipo)
Normalización
Mapa de cobertura y uso actual del suelo normalizado
Mapa de precipitación (mm)
Mapa de precipitación normalizado
Cruce de mapa (Índice de susceptibilidad)
Mapa de susceptibilidad
Cruce de mapas
MAPA DE AMENAZA
Figura 3. Diagrama para el análisis de amenaza en ArcGIS.
37
Una vez obtenidos los mapas de cada factor, se procedió a normalizarlos con el propósito de obtener escalas comparables, y de eliminar problemas de cálculo originados en la utilización de diferentes unidades. Durante el proceso de valoración de la amenaza, se utilizó el ArcGIS 10.2.
Una vez procesados y normalizados los mapas originales a coberturas de criterios, estos se combinan en el SIG. La expresión que calcula el programa es la siguiente:
Índice de susceptibilidad = ∑ (Calificación de factor x Ponderación) Fuente: Roa, 2006. La ponderación asignada a cada factor se obtiene del análisis multicriterio. El resultado final es un mapa de susceptibilidad por factores procesado en el ArcGIS.
Finalmente, la elaboración del mapa de amenaza se realizó a partir del cruce (Overlay) en ArcGIS de los mapas de susceptibilidad por factores y el de precipitación que es el factor desencadenante.
A continuación, se describe de manera detallada el proceso de normalización que se llevó a cabo para obtener el mapa se susceptibilidad por factores:
En este trabajo se escogió una escala de valores de 1 a 5, siendo el valor 1 muy bajo, el valor 2 bajo, el valor tres medio o moderado, el valor 4 alto y el valor 5 muy alto. Los valores se asignan de acuerdo a la siguiente descripción (Guamán Jaramillo, 2012):
Valor relativo 1 (muy bajo). Se refiere a las condiciones biofísicas muy poco favorables para que se produzcan las remociones en masa.
Valor relativo 2 (bajo). A diferencia del caso anterior, las características de las variables consideradas en este estudio van cambiando y con ello, las condiciones biofísicas se vuelven poco favorables para que se produzcan las remociones en masa.
Valor relativo 3 (medio o moderado). En este caso, las condiciones que presentan las variables van cambiando y con ello, aumentando la amenaza a movimientos en masa. 38
Valor relativo 4 (alto). En este caso, las condiciones que presentan las variables tienden hacia niveles críticos, traduciéndose en condiciones más severas de amenaza a movimientos en masa.
Valor relativo 5 (muy alto). En este caso, las condiciones biofísicas se presentan muy severas haciendo que los espacios geográficos que presentan estas características sean muy amenazados a remociones en masa.
Los mapas de pendientes y de precipitación poseen valores numéricos, por lo que la asignación de valores es sencilla. Por otro lado, el mapa de unidades geológicas y cobertura vegetal están dados en clases y no en valores numéricos, por lo que se debe, entonces, ordenar estas clases de acuerdo a su predisposición a la erosión y procesos de deslizamientos, asignando luego los valores 1 a 5. Es importante señalar que los valores se asignaron de acuerdo al criterio personal, teniendo como fundamento la literatura revisada y en función de las características de la zona de estudio.
La información obtenida de cada uno de los factores en el primer objetivo resulta básica para estimar el nivel de amenaza de los distintos rangos y categorías y, por ende, facilita la asignación de los valores normalizados.
En las tablas 10, 11, 12 y 13, se presentan los valores normalizados para cada factor
Rango Grados 0-8 8 - 16 16 - 27 27 - 45 > 45
Valor
Porcentaje 0 - 15 15 - 30 30 - 50 50 - 100 > 100
1 2 3 4 5
Nivel de amenaza Muy bajo Bajo Medio Alto Muy alto
Tabla 10 Valores normalizados para el factor pendiente.
Geología Abanico aluvial Cuerpos coluviales Cuerpos coluvio aluviales Depósitos cuaternarios Deslizamientos
Peso 1 2 4 4 5
Nivel de amenaza Muy bajo Bajo Alto Alto Muy alto 39
Geología Formación El Belén Formación El Trigal Formación La Banda Quillollaco San Cayetano inferior San Cayetano medio San Cayetano superior Terrazas aluviales Unidad Chiguinda Cauce de rio Lagunas
Peso 4 4 5 4 4 5 5 5 3 5 1
Nivel de amenaza Alto Alto Muy alto Alto Alto Muy alto Muy alto Muy alto Moderado Muy alto Muy bajo
Tabla 11 Valores normalizados para el factor geología.
Tipo Valor Área denudada 4 Área erosionada 4 Área recreativa 3 Campo Santo Parque de los Recuerdos 2 Cuerpo de agua 2 Cultivos 4 Jardín botánico 2 Matorral 2 Pasto cultivado 3 Plantaciones 2 Vía suelo desnudo 4 Zona poblada 5
Nivel de amenaza Alto Alto Moderado Bajo Bajo Alto Bajo Bajo Moderado Bajo Alto Muy alto
Tabla 12 Valores normalizados para el factor cobertura vegetal y uso del suelo.
Rango (mm) 700 – 800 800 – 900 900 – 1,000 1,000–1,100 1,100–1,200
Valor 1 2 3 4 5
Nivel de amenaza Muy bajo Bajo Medio Alto Muy alto
Tabla 13 Valores normalizados para el factor precipitación.
40
3.4. DESARROLLO DE PROPUESTA PARA LA MITIGACIÓN DEL GRADO DE AMENAZA POR DESLIZAMIENTOS EN EL ÁREA DE ESTUDIOS
Para atenuar los efectos de un deslizamiento, existen un conjunto de medidas o acciones que se deben llevar a cabo antes de que ocurra el mismo, con la finalidad de minimizar los efectos que puedan presentarse durante y después de ocurrido el mismo (Parra, 2004).
Con la ayuda de revisión bibliográfica y la opinión de expertos y después de haber identificado y clasificado las zonas según su amenaza, se establecieron medidas de mitigación y prevención que pueden ser aplicadas antes y/o después de que ocurra un deslizamiento. Las medidas de mitigación están enfocados a la estabilización y revegetación de cauces y taludes y recuperación de áreas degradadas. Dichas medidas se definieron de acuerdo con el lugar, y el tipo de amenaza.
41
4. RESULTADOS Y ANÁLISIS
A continuación, se presentan los resultados obtenidos a partir de la aplicación de la metodología antes descrita.
4.2.
RESULTADOS
4.2.1. Factores que influyen en la generación de deslizamientos
Los factores que intervienen en el análisis de amenaza fueron escogidos después de haber realizado la revisión de varias metodologías de estudios similares y ya se describieron en los capítulos anteriores.
4.2.2. Descripción y mapeo de cada factor
La revisión bibliográfica y el análisis estadístico de los mapas elaborados para cada factor arrojaron los siguientes resultados:
▪
Geología
En el mapa geológico de la Hoya de Loja, se pudo identificar las siguientes formaciones geológicas comprendidas dentro del área de estudio: Formación Belén, Formación El Trigal, Formación La Banda, Formación San Cayetano, Formación Quillollaco, entre otras. Esto se muestra en la Figura 4:
42
Figura 4. Mapa geológico de la ciudad de Loja.
En la tabla 14, se resume los tipos de roca característicos de cada formación. Esta descripción sirvió como punto de partida para realizar el análisis del factor geología.
43
Geología Abanico aluvial
Descripción Material aluvial no consolidado, con cantos rodados y sorteados
Cuerpos coluviales
Sedimentos sin consolidar, con cantos angulares y redondeados mal sorteados
Cuerpos coluvio aluviales
Sedimentos bien sorteados compuestos por boleos, gravas, arenas y limos
Depósitos Cuaternarios Deslizamientos Formación El Belén Formación El Trigal Formación La Banda Quillollaco San Cayetano inferior
Depósitos cuaternarios Detritos mal sorteados con arcillas y limos Areniscas gruesas y depósitos conglomeráticos Areniscas gruesas, conglomerados y limolitas Calizas bandeadas, lutitas y cherts Conglomerados (sedimentos fluviales) Conglomerados con intercalación de areniscas (microconglomerados)
San Cayetano medio
Limolitas con capas de areniscas, lutitas fuertemente plegadas, limolitas con capas de diatomitas
San Cayetano superior
Conglomerados puros y conglomerados con capas de arcillolitas (sedimentos fluviales)
Terrazas aluviales
Sedimentos bien sorteados compuestos por boleos, gravas, arenas y limos
Unidad Chiguinda Cauce de rio
Cuarcitas, filitas, esquistos Sedimentos mal sorteados compuestos por boleos, gravas y arenas
Lagunas
Lagunas Tabla 14 Formaciones geológicas de la ciudad de Loja. Fuente: Chamba, 2009.
La superficie, que ocupa cada formación, se muestra en la figura 5:
Figura 5. Distribución de las áreas estimadas en km2 en la parte urbana de la ciudad de Loja de acuerdo a su geología.
44
La figura 5 muestra que la formación Quillollaco ocupa la mayor cantidad del área de estudio, es decir existen aproximadamente 12 km2 de sedimentos fluviales y le sigue la formación El Trigal con aproximadamente 9 km2 de superficie y la formación El Belén con 8.5 km2.
▪
Pendiente
En base a la metodología planteada, se generó el mapa de pendientes, mismo que se muestra en figura 6:
Figura 6. Mapa de pendientes de la ciudad de Loja.
45
En el mapa de pendientes resultante, se obtuvieron los resultados que se muestran en la tabla 15: Pendiente 0 - 15% 15 - 30 % 30 - 50 % 50 - 100 % Mayor a 100 % Total
Área Porcentaje 2 (km ) 25.23 46 17.16 31 8.47 15 4.18 8 0.29 0.5 55.34 100
Tabla 15 Distribución de pendientes en la ciudad de Loja.
Estos datos representados gráficamente se muestran así:
Pendientes % 8%
0%
15%
0 - 15% 46%
15 - 30 % 30 - 50 % 50 - 100 % Mayor a 100 %
31%
Figura 7. Distribución porcentual de las áreas estimadas en la parte urbana de la ciudad de Loja de acuerdo a la pendiente.
De la figura 7, se puede concluir que las pendientes que van de 0 a 15 % ocupan el 46 % del área de estudio y las que van del 15 al 30 % ocupan el 31%. Es decir, la mayor parte del territorio analizado posee pendientes muy bajas y bajas.
▪
Cobertura vegetal
La fotointerpretación del área de estudio permitió identificar 12 categorías de cobertura vegetal, estas se muestran en la tabla 16:
46
Cobertura Vegetal Área denudada Área erosionada Área recreativa Campo Santo Parque de los Recuerdos Cuerpo de agua Cultivos Jardín Botánico Matorral Pasto Cultivado Plantaciones Vía suelo desnudo Zona Poblada Total
Área (km2) Porcentaje 1.22 2 0.17 0.3 0.25 0.4 0.16 0.3 0.15 8.54 0.06 2.33 25.20 3.23 5.97 8.06 55.34
0.3 15. 0.1 4.2 46 6 11 15 100
Tabla 16 Cobertura vegetal de la ciudad de Loja.
La distribución de las categorías de cobertura vegetal en la ciudad de Loja se muestra en la figura 8:
47
Figura 8. Mapa de cobertura vegetal y uso de suelo de la ciudad de Loja.
▪
Precipitación
El mapa del factor precipitación (figura 9) fue elaborado a partir de isoyetas en cada 100 mm, las cuales se agruparon en cinco rangos.
48
Figura 9. Mapa de precipitación de la ciudad de Loja.
Del mapa resultante se obtienen los siguientes datos (tabla 17):
Precipitación 700 - 800 mm 800 - 900 mm 900 – 1,000 mm 1,000 – 1,100 mm 1,100 – 1,200 mm Total
Área (km2) Porcentaje 1.952 4 18.250 33 21.421 39 12.911 23 0.803 1 55.337 100
Tabla 17 Áreas estimadas según la precipitación en la ciudad de Loja.
49
Precipitación 1% 4% 23%
700 - 800 mm 33%
800 - 900 mm
900 - 1000 mm 1000 - 1100 mm 1100 - 1200 mm 39% Figura 10. Distribución porcentual de las áreas estimadas en la parte urbana de la ciudad de Loja de acuerdo a su respectivo rango de precipitación.
De la figura 10, se puede concluir que la mayor superficie del área de estudio posee precipitaciones que van de 800 a 1,000 mm. Es decir, el 62 % de área posee precipitaciones que van de medias a altas.
4.2.3. Mapa de amenaza en base a los factores analizados
Una vez que fueron procesados y normalizados los mapas originales a coberturas de criterios, estos se combinaron en el SIG. La ponderación asignada a cada factor se obtuvo del análisis multicriterio. A partir del cálculo y análisis de matrices multicriterio elaboradas, se obtuvieron las siguientes ponderaciones: Pendiente (0.55); geología (-0.25); y cobertura vegetal (-0.14). El resultado es un mapa de susceptibilidad por factores procesado en el ArcGIS. Este se combinó con el mapa de precipitación normalizado y finalmente se obtuvo el mapa de amenaza.
En el modelo aplicado se priorizó la influencia de los factores pendiente y geología en la generación de deslizamientos, debido a que están asociados directamente a la estabilidad del terreno. La pendiente es el factor con mayor peso relativo (0.55) porque el consenso de opiniones y la bibliografía consultada indican que esta característica morfológica es la que más condiciona la aparición de deslizamientos.
50
A la geología, se le ha asignado un menor peso relativo (0.25) que al factor pendiente debido a que el comportamiento típico del material rocoso puede variar por la influencia de otros elementos. Aunque es importante señalar que en cada tipo de roca se observó deslizamientos característicos.
El factor cobertura vegetal es importante debido a la protección que ofrece al suelo. Sin embargo, no indica directamente la estabilidad del terreno, es decir, el tipo de vegetación no define si un terreno es estable o inestable. Por esta razón, tiene un menor peso relativo (0.20) que los factores anteriores.
La precipitación se ha considerado como un factor detonante en la generación de deslizamientos, ya que es un agente externo, cuyas consecuencias se manifiestan durante eventos extremos. La humedad, que aporta la precipitación, influye en la estabilidad del terreno. sin embargo, es una variable muy dinámica en el tiempo y en el espacio, por lo que, para obtener el mapa de amenaza, se realizó el cruce del mapa de susceptibilidad con el mapa de precipitación normalizado.
Una vez realizados los cálculos necesarios explicados en el capítulo de la metodología, se obtuvo el mapa de amenazas que se muestra en figura 11:
51
Figura 11. Mapa de amenaza de la ciudad de Loja.
Del mapa, se obtuvieron los resultados de la tabla 18 y que se representaron gráficamente en la figura 12:
Amenaza Muy baja Baja Moderada Alta Muy alta Total
Área (km2) 10.389 12.999 14.905 12.828 4.212 55.332
Porcentaje 19 23 27 23 8 100
Tabla 18 Distribución estimada del área en km2 y porcentaje de acuerdo al grado de amenaza en la ciudad de Loja
52
Grado de Amenza 8%
19%
Muy Baja Baja
23%
Moderada 23% 27%
Alta Muy Alta
Figura 12.Distribución porcentual de las áreas estimadas en la parte urbana de la ciudad de Loja de acuerdo con el grado de amenaza.
La figura 12 muestra que el 58 % del área de estudio, es decir más de la mitad de esta, se ubica en zonas de amenaza que van de moderada a muy alta, las mismas se distribuyen de la siguiente manera: 27 % amenaza moderada, 23 % amenaza alta y 8 % amenaza muy alta.
4.3.
ANÁLISIS
4.3.1. Descripción y mapeo de cada factor
▪
Geología
En la formación Quillollaco, que se encuentra en 22.5% del área total (12 km2), se destacan los conglomerados que son bastante estables debido a su cementación y a que los materiales gruesos tienen un efecto de refuerzo sobre la masa de roca. Las vetas de cuarzo son importantes, ya que se trata de un mineral que, generalmente, aporta resistencia en procesos de deslizamientos. También, se encuentran filitas y esquistos que son susceptibles a la formación de cáscaras y láminas que pueden colapsar y al lavado superficial y proceso de erosión (Suárez Díaz, 1998).
Como se observa en la figura 5 la formación Trigal y la formación Belén ocupan 16.77 % (9 km2) y 15.41 % (8.5 km2) respectivamente, del área de estudio. Estas se caracterizan por la presencia de areniscas gruesas y depósitos conglomeráticos y limolitas. De acuerdo con su nivel de metamorfismo, tienden a ser muy vulnerables a los procesos de deslizamiento y erosión. 53
La formación San Cayetano, que se extiende en 13 % del territorio (7 km2), está compuesta, principalmente, por areniscas cementadas por dióxido de hierro, por lo que presentan una coloración marrón claro. Las areniscas son arenas endurecidas por diversos procesos geológicos, tienden a ser resistentes, aunque son relativamente débiles dependiendo de la clase de cemento. Las lutitas contienen, principalmente, arcilla por lo que, dependiendo de su cantidad, se aumenta la susceptibilidad a deslizamientos. Los mantos de carbón presentan facilidad de desintegración a la acción del agua, por lo que tienden a deslizarse. El principal problema de los piroclastos es su fácil desintegración al secarse y humedecerse y la presencia de arcillas activas. Además, existen limonitas y diatomitas que son rocas sedimentarias frágiles y susceptibles a deslizamientos (Suárez Díaz, 1998). Las lutitas son las rocas más representativas de esta formación y según la clasificación geomecánica de Bieniawski son rocas de resistencia muy baja (González de Vallejo, Ferrer, Ortuño y Oteo, 2002).
Después de analizar la composición y comportamiento de cada unidad geológica, se puede deducir que la probabilidad de deslizamientos es mayor en la Formación San Cayetano, Trigal y Belén, de nivel medio en la formación Quillollaco. Sin embargo, la presencia de otros elementos geológicos, mencionados más adelante, puede modificar esta situación.
Otros elementos que se han incluido en el análisis geológico son los depósitos aluviales. El principal depósito aluvial en la zona de estudio se localiza a lo largo del recorrido del río Zamora y Malacatos en sectores planos denominados vegas, los cuales han sido llenados principalmente por material piroclástico como arena fina y grava. Estos materiales, por ser granulares, tienden a ser sueltos y debido a su poca cementación son propensos a la erosión y a los deslizamientos (Chamba, 2009).
También, es importante señalar la presencia de fallas geológicas, pues, generalmente, actúan como conductoras de agua, debilitando el terreno y como consecuencia provocando deslizamientos.
El comportamiento típico de las rocas presentes en el área de estudio frente a la meteorización y erosión es inestable (Roa, 2006). Además, para que el análisis geológico sea completo, se debe considerar la ubicación de depósitos aluviales y fallas geológicas; elementos que pueden afectar dicha susceptibilidad. 54
▪
Pendiente
Las pendientes muy fuertes, de 27 a 45 grados de inclinación (50 a 100 %), ocupan un 32 % de la superficie total. En esta clase de pendientes, es común observar afloramientos rocosos y deslizamientos.
Un 45.59 % de la zona de estudio corresponde a pendientes bajas, de 0 a 8 grados de inclinación (0 a 15 %). Estas pendientes, por lo general, no contribuyen a la formación de deslizamientos. Sin embargo, un manejo inadecuado puede conllevar cierto peligro de erosión.
En un 31.01 % del área total, se aprecian pendientes moderadas con un ángulo de inclinación de 8 a 16 grados (15 a 30 %). En estos terrenos se observan deslizamientos ocasionales y, según las características de vegetación y clima, pueden experimentar un peligro severo de erosión.
En un porcentaje muy bajo 0.53 % se encuentran las pendientes extremadamente fuertes con un ángulo de inclinación superior a 45 grados (> 100 %). El 7.56% posee pendientes altas. Los deslizamientos característicos en estas zonas son derrumbes por caídas de rocas debido a que, por la fuerza de gravedad, la capa de suelo es inexistente y sólo se encuentran afloramientos rocosos.
▪
Cobertura Vegetal
En el mapa se observa que el 45.55 % del área de estudio lo ocupan los pastos cultivados lo que hace que los terrenos sean amenazados por los deslizamientos. Los pastizales en “uso activo” se ubican más frecuentemente en sectores de pendientes bajas a moderadas, sin embargo, también se observa en toda el área de estudio una gran cantidad de pastizales abandonados que se sitúan en pendientes fuertes y donde se ha producido el surgimiento de vegetación secundaria con especies pioneras como la llashipa (Pteridium arachnoideum). Esta especie, en particular, es muy resistente a las quemas, razón por la cual los campesinos prefieren dejar en desuso estos potreros por su dificultad de mantenimiento.
55
El proceso de pastoreo ha conducido a una compactación progresiva del suelo, por lo que, en época de lluvias, se observa claramente como el suelo se satura con rapidez y se produce escorrentía superficial. Asimismo, se generan movimientos de tierra muy distintivos a manera de hundimientos.
El 0.3 % del área de estudio lo ocupan las áreas erosionadas. El 4.21 % está cubierto por matorrales. La eliminación de esta cobertura trae efectos devastadores en la degradación del suelo, pues sus raíces lo sostienen y estabilizan. Además, el dosel arbóreo lo protege contra la acción erosiva del agua. A pesar de su importancia, son ecosistemas muy amenazados por la demanda de especies y otras actividades antrópicas.
Finalmente, el 5.83 % son plantaciones. La razón original para establecer estas plantaciones fue la de recuperar los suelos deforestados. Sin embargo, dicha “protección” a largo plazo ha resultado negativa, pues tanto el pino (Pinus radiata) como el eucalipto (Eucalyptus globulus) son especies que desecan y empobrecen el suelo, ya que favorecen el aumento de la evapotranspiración. El problema se hace mayor por el mal manejo de estas plantaciones, ya que una vez que están listas para ser aprovechadas son extraídas dejando al suelo desnudo, frágil y vulnerable a la erosión.
Se han realizado estudios que demuestran que es posible el establecimiento de plantaciones con especies exóticas y el subsiguiente enriquecimiento con especies nativas como una buena alternativa para reforestar pasturas abandonadas y rehabilitar la biodiversidad, ya que hay evidencias de que las plantaciones pueden contribuir a la reversión de los procesos de degradación a través de la estabilización de los suelos por lo que mejora las condiciones para el crecimiento de especies nativas (Aguirre y Weber, 2008). •
Precipitación
El análisis muestra que existe una distribución más o menos uniforme de todos los rangos de precipitación, con excepción del rango 1,100 a 1,200 mm, que presenta una cobertura mínima del 1.45 % y corresponde a los filos de montaña de la parte oriental del área de estudio.
La variación altitudinal de la precipitación representada en el mapa de isoyetas concuerda con la distribución espacial de las lluvias en la zona de estudio. Aproximadamente el 63% del área de 56
estudio posee precipitaciones que van de 900 a 1200 mm, es decir, fluctúa en rangos de moderada a muy alta; y va en aumento desde el centro hacia el oriente de la ciudad, lo que influye en la distribución de la amenaza pues se considera que a mayor cantidad de lluvia existe mayor saturación de suelos y escorrentía superficial, convirtiendo la zona oriental en la más amenazada.
Los datos pluviométricos, tanto mensuales como diarios, son incompletos, por la insuficiencia de estaciones meteorológicas y deficiencias en su registro. Esto ha sido una limitante en el estudio para poder establecer una relación directa entre los fenómenos de precipitación y la ocurrencia de deslizamientos y, asimismo, imposibilita obtener datos confiables de intensidad de lluvia en el sector.
4.3.2. Mapa de amenaza en base a los factores analizados
El modelo se generó a partir del cruce de variables como lo indica la metodología. Tomando en cuenta los criterios antes expuestos, se obtuvieron los siguientes datos.
Los sectores de amenaza muy alta ocupan aproximadamente el 7.61 % del área. Se localizan en laderas con pendientes fuertes a muy fuertes, en las formaciones geológicas más críticas en cuanto a la generación de deslizamientos y desprovistas de cobertura vegetal natural. Además, incluyen los sitios de mayor densidad de deslizamientos y con gran intervención antrópica.
Las zonas de amenaza alta están presentes en un 23.3 % del terreno y se ubican, generalmente, en las partes altas, coincidiendo con valores elevados de pendientes y humedad. Bajo estas condiciones, el comportamiento del material rocoso es inestable, razón por la cual la cobertura vegetal cumple un papel fundamental para disminuir la probabilidad de ocurrencia de deslizamientos.
Las zonas de amenaza moderada abarcan 26.93 % del territorio y se encuentran distribuidas en forma dispersa. Aquí, la suma de factores indica una potencialidad media para la activación de deslizamientos. No obstante, los cortes del suelo por desarrollo de infraestructura sin obras de protección se constituyen en potenciales áreas a deslizamientos de tierra.
57
Las zonas con amenaza baja ocupan un 23.49 % del área estudiada. Éstas se sitúan en las partes más bajas donde las condiciones de pendiente no son propicias para la generación de deslizamientos. Sin embargo, las características inestables de la roca y pobreza de cobertura vegetal pueden producir deslizamientos durante eventos extremos de precipitación.
La amenaza muy baja se presenta en un 18.77 % y su ubicación corresponde al depósito aluvial y a las planicies adyacentes a las quebradas. En estas zonas, aunque la probabilidad de que ocurra un deslizamiento es prácticamente nula, no se debe descartar la aparición de deslizamientos de origen antrópico.
Se concluye que la zona de estudio es altamente amenazada por deslizamientos por sus condiciones de pendiente y geología. La modificación del uso del suelo sin considerar este hecho pone en riesgo a la población y al desarrollo de sus actividades productivas.
Del análisis de resultados, además, se puede concluir que con la metodología aplicada se obtuvieron resultados que se apegan mucho a la realidad del área de estudio. Pues en inventarios realizados por estudiantes universitarios de la ciudad de Loja, se observa una gran cantidad de deslizamientos en el sector oriental del área urbana. Además, la presente investigación se corrobora con estudios similares realizados en la zona, como por ejemplo la tesis de maestría de Guamán Jaramillo (2012), en donde se determina que el área oriental de la ciudad de Loja es susceptible a deslizamientos. El municipio del cantón Loja, también, cuenta una serie de estudios en sectores específicos en los que se ha determinado que aquellos ubicados en el sector oriental son muy amenazados a deslizamientos.
Finalmente, de lo antes expuesto, se debe señalar que con el presente estudio se han podido responder las preguntas de investigación y la hipótesis planteada. Pues, se han descrito las causas que originan los deslizamientos y cuáles son los lugares más amenazados en el área urbana de la ciudad de Loja. Además, se han planteado algunas alternativas que pueden prevenir deslizamientos o mitigar los daños ocasionados. La metodología propuesta permitió afirmar lo establecido en la hipótesis, pues el análisis multicriterio y el uso de herramientas SIG permitieron conocer de una forma muy acertada el grado de amenaza que posee un territorio; en el presente caso el área urbana de la ciudad de Loja. Sin embargo, se debe mencionar que se puede realizar un análisis más 58
detallado de deslizamientos si se complementa el análisis SIG con un inventario de movimientos de tierra del área de estudio.
4.4.
PLAN DE MITIGACIÓN Y PREVENCIÓN DEL RIESGO POR DESLIZAMIENTOS
A continuación, se presenta una propuesta para mitigar o prevenir los daños ocasionados por los deslizamientos en las zonas con amenaza alta y muy alta en la ciudad de Loja. Con estas alternativas, se pretende evitar los impactos generados por este tipo de amenaza.
4.3.1 Plan de mitigación Con la finalidad de cumplir con el tercer objetivo de la presente investigación, se ha planteado como propuesta un plan de mitigación en el que se han definido algunos proyectos orientados a reducir los daños en vías, viviendas y cuerpos hídricos amenazados, y se proponen medidas enfocadas a proteger el suelo contra la erosión en áreas susceptibles.
▪
Reforestación de áreas degradadas
En el área de estudio, el 45.5 % de la superficie, es decir 25.2 km2, están cubiertos por pastos cultivados. Por ende, existen zonas degradadas como resultado de la actividad ganadera.
El objetivo de la reforestación es evitar la erosión e inestabilidad de los suelos cubiertos por pasto que naturalmente afectan a las superficies con fuerte inclinación.
Para llevar a cabo la reforestación, primero se deben identificar las especies vegetales que cumplen con las condiciones de estabilización de suelos y que, a la vez, poseen la capacidad de adaptación necesaria para su uso, de acuerdo a las condiciones ambientales existentes en la zona de trabajo. Por lo que para el área de estudio se plantean las especies de la Tabla 19, ya que son endémicas de la zona y por ende será fácil su adaptación y, además, debido a sus características estabilizadoras.
59
Nombre común Aliso Arrayán Chilca Guato Jacaranda Acacia Sauce Sauco negro Álamo Sauce Laurel de cera
Nombre científico Alnus acuminata Myrcianthes sp. Baccharis latifolia Erythrina edulis Jacaranda caucana Leucaena leucocephala Salix humboldtiana Sambucus nigra Populus alba Salix babilónica Myrica pubescens
Tabla 19 Plantas seleccionadas debido a sus características estabilizadoras Fuente: Suárez Díaz, 2008
Una vez seleccionadas las especies, se propone su producción en viveros.
Cuando están listas las plantas en el vivero, se trasladan al lugar afectado para plantarlas, siguiendo ciertas especificaciones técnicas para evitar la pérdida de estas. Así, por ejemplo, en lugares con pendientes que van de 30 a más de 100 % de inclinación. Generalmente, la plantación se establece en forma de tres bolillos, o “pata de gallina”, con el objetivo de disminuir la fuerza del agua al encontrar árboles que actúan como barreras (Camacho, s.f.). Dentro del área de estudio, aproximadamente 13 km2 están dentro de este rango de pendiente. Es decir, esta técnica de reforestación se tendrá que aplicar en el 23.5 % del área de estudio.
Las especies producidas serán plantadas en las áreas amenazadas a deslizarse que, como ya se mencionó, serán aquellas donde la cobertura vegetal natural ha sido remplazada por pastos. Estas fueron identificadas en el mapa de cobertura y uso actual del suelo; la reforestación se realizará en función de la priorización de las mismas, pues se reforestará primero aquellas zonas donde la amenaza a sufrir deslizamientos es muy alta, es decir, se priorizará las áreas cubiertas por pasto ubicadas en los 4.2 km de superficie muy amenazada y que están identificadas en el mapa de amenaza del presente documento, en él se observa que las áreas de amenaza muy alta se ubican en la zona oriental de la ciudad. Es importante mencionar que existirán pastizales que no se podrán reforestar pues esto dependerá de la aceptación los propietarios de los terrenos.
Las zonas degradadas propuestas para ser reforestadas son presentadas en la figura 13: 60
Figura 13. Zonas degradadas propuestas para ser reforestadas.
▪
Reforestación de linderos
El objetivo de la reforestación en linderos es mejorar las condiciones de temperatura, humedad y estabilidad del suelo, sin afectar el desarrollo de las actividades productivas de la zona.
Como ya se mencionó en la propuesta anterior, existirán pastizales en los que no se podrá reforestar. Pues esto dependerá de la aceptación de los propietarios de los terrenos, misma que va en función del uso que les dan a sus tierras. En el caso de que los propietarios no accedan a 61
reforestar todo su terreno, se propone realizar la reforestación únicamente de los linderos. En primer lugar, se debe proceder a identificar los propietarios de los terrenos y establecer sus respectivos límites. Antes de comenzar, se recomienda diseñar módulos de plantación intercalando las diferentes especies estabilizadoras y definiendo la distancia entre ellas. La instauración de cercos vivos con especies nativas pretende dar estabilidad al suelo a través de un sistema radicular más profundo, proteger contra la erosión eólica y disminuir los efectos de la escorrentía superficial. Al mismo tiempo, se crean microclimas que favorecen la formación de nutrientes y, por lo tanto, la calidad de los pastos.
Las zonas donde se deben aplicar estos proyectos son donde existen pastizales, tal como muestra el mapa de la figura 14, ya que son los más propensos a erosionarse o desestabilizarse y la reforestación de linderos es una alternativa para sostener dichos suelos.
Como ya se mencionó, las áreas a reforestar son aquellas cuya cubierta vegetal es pasto, por lo que el mapa de la figura 13 y el mapa de la figura 14 muestran las mismas áreas de intervención. Es el propietario quien define de acuerdo a las actividades que realiza en dichas superficies, si reforestará todo el terreno o solo los linderos.
62
Figura 14. Zonas propuestas para reforestar linderos.
▪
Control de torrentes
El objetivo de este proyecto es controlar la velocidad de circulación del agua para disminuir los riesgos de erosión e inundación.
A lo largo de las quebradas o ríos más caudalosos se debe seleccionar los tramos donde se van a colocar las estructuras de control de torrentes. Esta selección se realizará en función de la revisión histórica de los eventos de crecidas en los cuerpos de agua de la ciudad de Loja, pues se identifican algunas quebradas abastecedoras de agua para consumo cuyo caudal en época invernal ha 63
ocasionado desestabilización de taludes por erosión. La colocación de estas estructuras conseguirá una reducción efectiva del poder erosivo del agua y, al mismo tiempo, hará que se respete la estabilidad geomorfológica del cauce.
La sinuosidad de un río es un mecanismo para disipar su exceso de energía y una estructura muy útil para lograr este objetivo son los deflectores de corriente. Estos se construyen muy fácilmente a partir de troncos, piedras o gaviones y se los debe instalar cuidadosamente para evitar ser erosionados y arrastrados por las crecidas. Se diseñan de forma triangular con su lado de mayor longitud anclado en las orillas (González del Tánago y García del Jalón, 1995).
La cantidad de estructuras a instalar depende directamente de la pendiente del cauce, así mientras mayor sea la pendiente se deberá colocar más estructuras. Por ejemplo, en pendientes bajas, del 3%, el espaciamiento puede variar de 20 a 60 m, y en pendientes mayores al 35 %, esta distancia varía de 1.4 a 4.3 m (Colegio de Postgraduados, 1991).
En la figura 15, se muestran las zonas donde se debe implementar este tipo de proyectos, pues son cuerpos de agua caudalosos en los que, generalmente, existen problemas erosivos y deslizamientos, generalmente, en temporada de lluvias. Esto se concluye de los sucesos históricos y que coincide con el análisis de amenaza, pues los cuerpos de agua caudalosos seleccionados se ubican en la zona oriental del área urbana y que es la que posee amenaza alta y muy alta a deslizamientos
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Figura 15. Puntos referenciales donde se debería realizar el control de corrientes.
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Estabilización y revegetación de taludes de orilla
El fin de estabilizar las riberas es disminuir los efectos de la erosión y crear un ambiente propicio para la revegetación con la finalidad de evitar la formación de deslizamientos.
Para estabilizar los taludes de río, se puede construir empalizadas elaboradas con estacas de pino a las que se les debe dar algún tipo de tratamiento para aumentar su vida útil a períodos superiores a 10 años.
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Se construye con postes dispuestos en sentido vertical y horizontal, los que se unen entre sí a media madera en forma de L y se rematan con clavos y alambre. Después, se sujetan en la parte posterior de los postes verticales. Para aumentar la resistencia del muro y contrarrestar la presión del terreno sobre dicha empalizada, se coloca alambre en ángulo de 45°, anclado en estacas en el talud. La zona trasera de la empalizada se debe recargar con tierra para una mayor consolidación del talud. Además, en la base de la empalizada junto al cauce, se puede colocar una línea de piedras de escollera para estabilizar mejor la empalizada (Francke, Vargas, Tokugawa, Makita, 1998).
Cuando el talud ha sido estabilizado, se procede a adecuar el área superior del mismo para establecer plantaciones.
Una forma operativa de facilitar las plantaciones es mediante módulos de plantación. En cada módulo, se incluyen una o dos especies arbóreas y varias especies arbustivas, procurando un espaciamiento mayor para las de más desarrollo. Se debe dejar un cierto espacio (2 a 3 metros) entre módulo y módulo, con el fin de facilitar las plantaciones y el acceso al río (González del Tánago y García del Jalón, 1995).
Para favorecer el desarrollo de la vegetación, se recomienda colocar una capa de mulch de 5 a 10 cm de espesor. El mulch es una cubierta orgánica que tiene un efecto protector y para su elaboración se acostumbra a utilizar residuos agrícolas como la paja de cebada o trigo, residuos forestales como el aserrín, astillas, corteza, pasta triturada de papel, fibras naturales etc. (Isahispana. Sociedad Internacional de Arboricultura, 2001).
En la figura 16, se muestran los puntos en las zonas en las que se debería estabilizar y revegetar taludes de orilla, pues son las más amenazadas a la ocurrencia de deslizamientos según el análisis realizado en este estudio.
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Figura 16. Puntos donde se debe estabilizar y revegetar taludes de orilla.
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Estabilización y revegetación de taludes en vías
Se debe estabilizar los taludes en vías para disminuir los efectos de la erosión; revegetar es una opción para reducir los problemas de inestabilidad provocados por la pendiente.
Para taludes con pendientes menores al 15 %, se recomienda el establecimiento de barreras vivas, que consiste en sembrar hileras de plantas perennes, de crecimiento denso o de buen enraizamiento, a manera de franjas angostas, en contra de la pendiente del terreno siguiendo las curvas a nivel o desnivel.
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Esta práctica es recomendada en donde ocurre erosión, especialmente, en áreas con precipitación abundante o intensa.
En terrenos de mayor inclinación, la práctica debe ser complementada con otras prácticas de conservación de suelos, como la construcción de terrazas. Éstas son muy útiles en áreas donde hay limitaciones con el terreno en cuanto a pendiente, pues cortan la pendiente del terreno reduciendo el poder erosivo de la misma, al detener y disminuir la velocidad del agua (Camacho, s.f.).
Una vez estabilizado el talud utilizando la técnica adecuada, se continúa con la revegetación del mismo, lo que ayuda a controlar la erosión y a aumentar el factor de seguridad. La forma en que se deben desarrollar las operaciones de plantación debe ser desde la cabecera del talud hacia la base por líneas ortogonales a la de máxima pendiente.
A partir de la imposibilidad de realizar una buena preparación del terreno o de la susceptibilidad que este puede presentar ante los procesos erosivos, particularmente en el periodo comprendido entre la finalización de la preparación de terreno y el implante y arraigo de la vegetación, se utilizará mulch que aportará a la conservación del microclima haciéndolo más favorable al desarrollo de vegetación y evitando el arrastre de las plántulas pendiente abajo (Suárez Díaz, 2008).
La propuesta de estabilización y vegetación de taludes en vías se presenta en la figura 17. Como se observa en el mapa, los puntos donde se debe estabilizar y revegetar los taludes se ubican en la vía que conduce a la provincia de Zamora, pues en base a los antecedentes existentes y según el mapa, ésta es la zona con mayor amenaza a deslizamientos.
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Figura 17.Mapa de estabilización y revegetación en vías.
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Estabilización de taludes en áreas urbanas
Su propósito es prevenir el daño a viviendas y evitar el riesgo de pérdidas humanas.
Para evitar deslizamientos, se recomienda la construcción de muros reforzados. Estos deben cimentarse sobre superficies con suficiente capacidad de soporte para resistir el peso de la estructura sin que ocurran deformaciones excesivas. Deben construirse elementos de subdrenaje que impidan la entrada de humedad al suelo de relleno.
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Esta medida se debe aplicar si se construye algún tipo de infraestructura en zonas con amenaza media o moderada a muy alta, es decir, en el 58 % del territorio analizado, aunque lo preferible seria que no se construya estas zonas.
El proceso de relleno y compactación debe realizarse de tal manera que no se genere distracción interna de los refuerzos por encima de límites aceptables (Suárez Díaz, 1998). La propuesta de estabilización de taludes en áreas urbanas se presenta en la figura 18.
Figura 18. Mapa de estabilización y revegetación de áreas urbanas.
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4.3.2. Plan de Prevención En el presente plan propuesto, se incluyen criterios de expansión urbana en base a los resultados obtenidos y lineamientos para la educación ambiental.
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Propuesta preliminar de zonificación en base a la amenaza por deslizamientos para evitar la expansión urbana en la ciudad de Loja
El objetivo es elaborar una herramienta de planificación para orientar el crecimiento urbano y reducir los riesgos asociados a los deslizamientos.
En base al análisis de amenaza, se ha definido preliminarmente la capacidad de urbanización del suelo de la siguiente forma:
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Zona urbana existente: Corresponde al área edificada actualmente.
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Zona de urbanización limitada: Corresponde a zonas de amenaza moderada y alta en donde sólo se permitirá la construcción con las medidas de mitigación y prevención necesarias. Además, se establecerán normas de construcción como regulaciones sobre los materiales, número de pisos y número de viviendas por hectárea.
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Zona no urbanizable: Corresponde a zonas de amenaza muy alta en las cuales no se aceptará por ningún concepto la construcción de viviendas.
Además, para la definición de estas zonas se debe tomar en cuenta la cercanía al núcleo urbano y la ocupación de las partes bajas y medias de las microcuencas pues las partes altas se priorizarán para la conservación de la vegetación natural. El plan de uso del suelo urbano se debe revisar cada cinco años dado el acelerado crecimiento de la ciudad de Loja. La propuesta preliminar de zonificación en base a la amenaza por deslizamientos para evitar la expansión urbana en la ciudad de Loja se presenta en la figura 19:
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Figura 19. Propuesta preliminar de zonificación urbana.
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Estrategias de educación ambiental
Su objetivo es plantear estrategias de difusión y concienciación a la ciudadanía como medida para fomentar una cultura preventiva en relación a los deslizamientos.
Para informar a la población sobre la problemática de estudio es necesario realizar campañas de difusión a través del internet, sobre todo con el uso de redes sociales mediante las cuales se difundan los resultados de estudios similares de amenaza y como la población puede intervenir para evitarlos o reducir sus afectaciones. También, es necesario llegar a instituciones públicas y privadas 72
(municipio, universidades, organizaciones no gubernamentales - ONG) que puedan participar activamente en la generación de propuestas ante esta temática.
Finalmente, a la población identificada como vulnerable las entidades encargadas del ordenamiento territorial les deben hacer llegar un tríptico informativo y didáctico donde se dimensionará el problema y la forma en que cada uno puede contribuir a su solución.
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5. CONCLUSIONES
Los factores: pendiente, geología, cobertura vegetal y precipitación constituyen variables clave en la generación de movimientos de tierra en la zona de estudio. Predominan pendientes que van del 0 al 15 % de inclinación, lo cual se manifiesta en una topografía muy irregular susceptible a procesos de erosión y deslizamientos.
Todos los tipos de roca presentes en la zona investigada presentan un comportamiento inestable, pero litológicamente las formaciones San Cayetano, El Trigal y Belén son las más susceptibles a producir deslizamientos.
Aproximadamente el 46 % de la cobertura vegetal en la zona de estudio corresponde a áreas de pastizales, es decir, está totalmente intervenida, lo cual provee un escaso anclaje al suelo y por tanto favorece la ocurrencia de deslizamientos.
Los resultados, obtenidos mediante la aplicación de la metodología para determinar la amenaza de los terrenos a deslizarse, indican que el 7.62 % se clasifica como de amenaza muy alta, 23.18 % del área se clasifica como de amenaza alta, un 26.93 % moderada, un 23.49 % como de amenaza baja y el restante un 18.77 % con amenaza muy baja.
Se debe tomar en cuenta el criterio de amenaza a deslizamientos, para planificar la expansión urbana de los centros poblados. Esta planificación la debe poner en práctica la alcaldía de la ciudad, con su departamento de planeación a fin de evitar pérdidas humanas y económicas debido a la localización de población e infraestructura en zonas de amenaza. También, se debe señalar que para que la población respete las zonas de reserva debido a la amenaza por deslizamientos es importante generar un alto nivel de conciencia sobre el riesgo que existe cuando se desarrollan asentamientos ilegales en estas zonas.
El resultado de esta investigación debe ser utilizado como una herramienta para la toma de decisiones en lo que respecta a la planificación urbana, otorgamiento de permisos para la construcción de obras de infraestructura y en la regulación de uso del terreno, sin sustituir estudios geotécnicos de detalle, principalmente, en las áreas de amenaza de media a muy alta. 74
La reforestación de las áreas degradadas por la ocurrencia de deslizamientos es una alternativa para proteger dichos suelos, ya que las raíces de la vegetación ayudan a controlar la erosión y evitan el movimiento de tierra. Es así que, como medida de mitigación, se propone reforestar o revegetar taludes de vía, taludes de orilla de ríos o quebradas, zonas donde la cobertura natural ha sido remplazada por pasto, linderos de cultivos o pastizales o zonas urbanas donde exista amenaza a deslizamientos o los suelos estén degradados o desnudos y sean propensos a deslizarse. El uso de los SIG facilita el análisis y la visualización de un problema tan complejo como son los deslizamientos. El software ArcGIS es útil en la elaboración de la cartografía preliminar, es eficiente para el cruce o álgebra de mapas, ya que permite incluir criterios de priorización con lo que se consigue un resultado más aplicable a la realidad.
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